CN101776432B - 一种机器人手爪多功能测试装置 - Google Patents

Abstract

一种机器人手爪多功能测试装置，它涉及一种机器人手爪测试装置。针对现有机器人手爪测试设备功能单一、结构复杂、造价高问题。形态一：两立柱设置在定位板和安装板之间，码盘和码盘固定板连接，码盘的芯轴与连接轴连接；形态二：轴承座设置在两个立柱上，传动轴上的一端装有滑轮，钢丝的一端缠绕在滑轮上，另一端与砝码连接，传动轴的轴承孔与传动轴之间装有轴承，轴承通过轴承盖轴向定位；形态三：螺母安装在传感器支座上，手轮与螺母旋接并与后推杆接触，推动压力传感器及前推杆与被测手爪伸出的输出轴接触，电感测位仪安装在测位仪支座上。本发明功能多、造价低、安全可靠、使用方便，用于对机器人手爪的位置测试和标定、受力测试及刚度测试。

Description

一种机器人手爪多功能测试装置

技术领域

本发明涉及一种机器人手爪测试装置。

背景技术

随着机器人技术的不断发展和机器人应用领域的扩展，出现了一种能够用于空间领域的机器人手爪，进而需要有一种功能多、性能好、操作简便的地面测试设备用于检测该类机器人手爪的各项机电性能。目前普通机器人并没有成套的末端操作器测试设备，即使已有的一些测试设备也是功能单一，例如一般来说测力装置(如压力传感器)和测位装置(如码盘)虽然均有专门的厂家生产但不能集成到一起，即使一些专用设备虽然具有一定的综合性能但也结构复杂、造价高，因此需要一种针对空间机器人手爪的多功能专门测试装置，完成机器人手爪的多项测试项目。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的机器人手爪测试设备存在的功能单一、结构复杂、造价高的问题，进而提供了一种机器人手爪多功能测试装置。

本发明的技术方案能完成三种形态，该三种形态分别是：

形态一：本发明的测试装置由支撑座总成、定位板、两个立柱、码盘、码盘固定板、连接轴和夹板组成；支撑座总成由四个支撑腿、安装板、安装法兰和保护防尘座总成组成；安装板下端面的四个顶角处各设有一个与安装板可拆卸连接的支撑腿，安装法兰设置在安装板的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰上且与其可拆卸连接，定位板设置在安装板的上方，两立柱设置在定位板和安装板之间且与二者可拆卸连接，码盘的外壳和码盘固定板连接，码盘固定板设置在安装板的上端面上且与其可拆卸连接，码盘的芯轴穿过码盘固定板的轴孔与连接轴的一端连接，连接轴及被测手爪的输出轴夹紧在两个夹板之间，连接轴与被测手爪的输出轴同轴设置。

形态二：本发明的测试装置由支撑座总成、两个立柱、轴承座、两个轴承盖、垫片、两个轴承、受力板、传动轴、滑轮、钢丝和砝码组成；支撑座总成由四个支撑腿、安装板、安装法兰和保护防尘座总成组成；安装板下端面的四个顶角处各设有一个与安装板可拆卸连接的支撑腿，安装法兰设置在安装板的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰上且与其可拆卸连接，轴承座设置在安装板的上方，两立柱设置在轴承座和安装板之间且与二者可拆卸连接，轴承座设置在两个立柱上且与两个立柱可拆卸连接，轴承座的两个侧壁上各设有一个轴承孔，传动轴上的一端装有滑轮，滑轮与传动轴同步转动连接，钢丝的一端缠绕在滑轮上，钢丝的另一端与砝码连接，传动轴的另一端穿过两个轴承孔中与滑轮相邻的一个轴承孔并设置在远离滑轮的一个轴承孔内，每个轴承孔与传动轴之间装有轴承，该远离滑轮的一个轴承孔内装有垫片，且垫片设置在传动轴的另一端处，两个轴承各通过一个与轴承座的外侧壁可拆卸连接的轴承盖轴向定位，受力板装在传动轴上且与传动轴可拆卸连接。

形态三：本发明的测试装置由支撑座总成、两个支座、手轮、螺母、传感器支座、后推杆、压力传感器、前推杆、测位仪压板、电感测位仪和测位仪支座组成；支撑座总成由四个支撑腿、安装板、安装法兰和保护防尘座总成组成；安装板下端面的四个顶角处各设有一个与安装板可拆卸连接的支撑腿，安装法兰设置在安装板的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰上且与其可拆卸连接，两个支座沿竖直方向平行设置在安装板上且与安装板可拆卸连接，传感器支座设置在两个支座中的一个上且与其可拆卸连接，测位仪支座设置在两个支座中的另一个上且与其可拆卸连接，传感器支座设有开槽，后推杆、压力传感器和前推杆三者连接在一起并沿传感器支座至测位仪支座方向置于传感器支座的开槽内，螺母安装在传感器支座靠近后推杆一侧的外侧壁上，手轮与螺母旋接并与后推杆接触，推动压力传感器及前推杆与被测手爪伸出的输出轴接触，电感测位仪安装在测位仪支座上，电感测位仪的测头与被测手爪伸出的输出轴接触并压紧测位仪压板和测位仪支座，测位仪压板和测位仪支座可拆卸连接。

本发明具有以下有益效果：一、本发明采用通用零部件，使得机器人手爪安装在测试设备上之后不用拆卸，即可完成全部测试，有利于降低工作强度和难度。二、本发明具有三种形态：形态一可以测量手爪位置、完成手爪位置标定及启动电流测试；形态二可以进行输出负载测试和受力测试；形态三可以进行手爪轴系刚度测试。三、本发明具有造价低，功能多，结构简单，使用安全、可靠的优点，该测量装置不仅可用作专门的空间机器人领域，同时还可将其推广到工农业生产的其他机器人领域。

附图说明

图1是本发明的主视图(形态一)；图2是图1的右视图；图3是本发明的主视图(形态二)；图4是图3的左视图，图5是图3的俯视图，图6是支座总成的主剖视图，图7是图3的轴测图，图8是本发明的主视图(形态三)；图9是图8的左视图，图10是图8的右视图，图11是图8的俯视图，图12是图8的轴测图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的测试装置由支撑座总成、定位板3-2、两个立柱4、码盘5-1、码盘固定板5-2、连接轴5-3和夹板5-4组成；支撑座总成由四个支撑腿1-1、安装板1-2、安装法兰1-4和保护防尘座总成组成；安装板1-2下端面的四个顶角处各设有一个与安装板1-2可拆卸连接的支撑腿1-1，安装法兰1-4设置在安装板1-2的上端面上且与其可拆卸连接(通过螺钉1-6将防尘座1-8、垫片1-5和安装法兰1-4连接)，保护防尘座总成设置在安装法兰1-4上且与其可拆卸连接，定位板3-2设置在安装板1-2的上方，两立柱4设置在定位板3-2和安装板1-2之间且与二者可拆卸连接，码盘5-1的外壳和码盘固定板5-2连接，码盘固定板5-2设置在安装板1-2的上端面上且与其可拆卸连接，码盘5-1的芯轴穿过码盘固定板5-2的轴孔与连接轴5-3的一端连接，连接轴5-3及被测手爪2的输出轴夹紧在两个夹板5-4之间，连接轴5-3与被测手爪2的输出轴同轴设置。本实施方式能完成手爪位置、手爪位置标定及启动电流测试。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的保护防尘座总成由保护盖1-7和防尘座1-8组成；防尘座1-8设置在安装法兰1-4的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座1-8的下端面上设有内台肩孔，防尘座1-8的上端面上设有通孔，防尘座1-8的内台肩孔和防尘座1-8的通孔相通，保护盖1-7设置在防尘座1-8的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖1-7与防尘座1-8可拆卸连接。测量时，将被测手爪2放置在防尘座1-8上。通过将机器人手爪和保护盖、防尘座的连接，不仅避免了外界多余物进入机器人手爪而且便于走线和调试，使得机器人手爪在测试过程中能够正常工作。其它与具体实施方式一相同。

在本实施方式中，手爪电缆穿过保护盖1-7和计算机连接，由计算机控制被测手爪2转动；码盘5-1的电缆和计算机连接，计算机读取码盘5-1的位置信号。

具体实施方式三：结合图3～图7说明本实施方式，本实施方式的测试装置由支撑座总成、两个立柱4、轴承座6-1、两个轴承盖6-2、垫片6-3、两个轴承6-4、受力板6-5、传动轴6-6、滑轮6-9、钢丝6-11和砝码6-12组成；支撑座总成由四个支撑腿1-1、安装板1-2、安装法兰1-4和保护防尘座总成组成；安装板1-2下端面的四个顶角处各设有一个与安装板1-2可拆卸连接的支撑腿1-1，安装法兰1-4设置在安装板1-2的上端面上且与其可拆卸连接(通过螺钉1-6将防尘座1-8、垫片1-5和安装法兰1-4连接)，保护防尘座总成设置在安装法兰1-4上且与其可拆卸连接，轴承座6-1设置在安装板1-2的上方，两立柱4设置在轴承座6-1和安装板1-2之间且与二者可拆卸连接，轴承座6-1设置在两个立柱4上且与两个立柱4可拆卸连接，轴承座6-1的两个侧壁上各设有一个轴承孔，传动轴6-6上的一端装有滑轮6-9，滑轮6-9与传动轴6-6同步转动连接(本实施方式中，二者通过键6-10同步转动连接)，钢丝6-11的一端缠绕在滑轮6-9上，钢丝6-11的另一端与砝码6-12连接，传动轴6-6的另一端穿过两个轴承孔中与滑轮6-9相邻的一个轴承孔并设置在远离滑轮6-9的一个轴承孔内，每个轴承孔与传动轴6-6之间装有轴承6-4，该远离滑轮6-9的一个轴承孔内装有垫片6-3，且垫片6-3设置在传动轴6-6的另一端处，两个轴承6-4各通过一个与轴承座6-1的外侧壁可拆卸连接的轴承盖6-2轴向定位，受力板6-5装在传动轴6-6上且与传动轴6-6可拆卸连接。

具体实施方式四：结合图3和图6说明本实施方式，本实施方式的保护防尘座总成由保护盖1-7和防尘座1-8组成；防尘座1-8设置在安装法兰1-4的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座1-8的下端面上设有内台肩孔，防尘座1-8的上端面上设有通孔，防尘座1-8的内台肩孔和防尘座1-8的通孔相通，保护盖1-7设置在防尘座1-8的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖1-7与防尘座1-8可拆卸连接。测量时，将被测手爪2放置在防尘座1-8上。通过将机器人手爪和保护盖、防尘座的连接，不仅避免了外界多余物进入机器人手爪而且便于走线和调试，使得机器人手爪在测试过程中能够正常工作。其它与具体实施方式三相同。

在本实施方式中，手爪电缆穿过保护盖1-7和计算机连接，由计算机控制被测手爪2转动。

具体实施方式五：结合图6及图8～图12说明本实施方式，本实施方式的测试装置由支撑座总成、两个支座7-1、手轮7-2、螺母7-3、传感器支座7-4、后推杆7-5、压力传感器7-6、前推杆7-7、测位仪压板7-8、电感测位仪7-9和测位仪支座7-10组成；支撑座总成由四个支撑腿1-1、安装板1-2、安装法兰1-4和保护防尘座总成组成；安装板1-2下端面的四个顶角处各设有一个与安装板1-2可拆卸连接的支撑腿1-1，安装法兰1-4设置在安装板1-2的上端面上且与其可拆卸连接(通过螺钉1-6将防尘座1-8、垫片1-5和安装法兰1-4连接)，保护防尘座总成设置在安装法兰1-4上且与其可拆卸连接，两个支座7-1沿竖直方向平行设置在安装板1-2上且与安装板1-2可拆卸连接，传感器支座7-4设置在两个支座7-1中的一个上且与其可拆卸连接，测位仪支座7-10设置在两个支座7-11中的另一个上且与其可拆卸连接，传感器支座7-4设有开槽，后推杆7-5、压力传感器7-6和前推杆7-7三者连接在一起并沿传感器支座7-4至测位仪支座7-10方向置于传感器支座7-4的开槽内，螺母7-3安装在传感器支座7-4靠近后推杆7-5一侧的外侧壁上，手轮7-2与螺母7-3旋接并与后推杆7-5接触，推动压力传感器7-6及前推杆7-7与被测手爪2伸出的输出轴接触，电感测位仪7-9安装在测位仪支座7-10上，电感测位仪7-9的测头与被测手爪2伸出的输出轴接触并压紧测位仪压板7-8和测位仪支座7-10，测位仪压板7-8和测位仪支座7-10可拆卸连接。

具体实施方式六：结合图6和图8说明本实施方式，本实施方式的保护防尘座总成由保护盖1-7和防尘座1-8组成；防尘座1-8设置在安装法兰1-4的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座1-8的下端面上设有内台肩孔，防尘座1-8的上端面上设有通孔，防尘座1-8的内台肩孔和防尘座1-8的通孔相通，保护盖1-7设置在防尘座1-8的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖1-7与防尘座1-8可拆卸连接。测量时，将被测手爪2放置在防尘座1-8上。通过将机器人手爪和保护盖、防尘座的连接，不仅避免了外界多余物进入机器人手爪而且便于走线和调试，使得机器人手爪在测试过程中能够正常工作。其它与具体实施方式五相同。

在本实施方式中，手爪电缆穿过保护盖1-7和计算机连接，由计算机控制被测手爪2转动。

工作原理：在形态一中，采用了立柱和定位板，这样机器人手爪运动到一定位置受到阻碍，便可以获得机器人手爪的零位；也由于采用了码盘，这样机器人手爪从零位运动到张开电子限位、张开机械限位、闭合电子限位以及闭合机械限位均可以获得标定。在形态二中，根据形态一将机器人手爪固定在测试设备上并且将机器人手爪调节至零位，转动传动轴，使得受力板和机器人手爪接触，由于砝码的重量，受力板会对机器人手爪产生一个外加的力，该力就是空间手爪可以承受的外加力；同样状态下，驱动机器人手爪运动，如果机器人手爪能够克服外力运动，那么该外力就是机器人手爪的输出负载；借助软件的支持，可以测得机器人手爪在不同负载下的启动电流。在形态三中，根据形态一将机器人手爪固定在测试设备上，转动手轮，手爪推动前后推杆和压力传感器，对机器人手爪输出轴施加一个外力，压力传感器可以测得该外力的大小，在另一端固定的电感测微仪可以测得该外力下机器人手爪输出轴的位置变化量，结合外力和位置变化量便可以得到机器人手爪输出轴轴系的刚度。

Claims (6)

1.一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：测试装置由支撑座总成、定位板(3-2)、两个立柱(4)、码盘(5-1)、码盘固定板(5-2)、连接轴(5-3)和夹板(5-4)组成；支撑座总成由四个支撑腿(1-1)、安装板(1-2)、安装法兰(1-4)和保护防尘座总成组成；安装板(1-2)下端面的四个顶角处各设有一个与安装板(1-2)可拆卸连接的支撑腿(1-1)，安装法兰(1-4)设置在安装板(1-2)的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰(1-4)上且与其可拆卸连接，定位板(3-2)设置在安装板(1-2)的上方，两立柱(4)设置在定位板(3-2)和安装板(1-2)之间且与二者可拆卸连接，码盘(5-1)的外壳和码盘固定板(5-2)连接，码盘固定板(5-2)设置在安装板(1-2)的上端面上且与其可拆卸连接，码盘(5-1)的芯轴穿过码盘固定板(5-2)的轴孔与连接轴(5-3)的一端连接，连接轴(5-3)及被测手爪(2)的输出轴夹紧在两个夹板(5-4)之间，连接轴(5-3)与被测手爪(2)的输出轴同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：保护防尘座总成由保护盖(1-7)和防尘座(1-8)组成；防尘座(1-8)设置在安装法兰(1-4)的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座(1-8)的下端面上设有内台肩孔，防尘座(1-8)的上端面上设有通孔，防尘座(1-8)的内台肩孔和防尘座(1-8)的通孔相通，保护盖(1-7)设置在防尘座(1-8)的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖(1-7)与防尘座(1-8)可拆卸连接。

3.一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：测试装置由支撑座总成、两个立柱(4)、轴承座(6-1)、两个轴承盖(6-2)、垫片(6-3)、两个轴承(6-4)、受力板(6-5)、传动轴(6-6)、滑轮(6-9)、钢(6-11)和砝码(6-12)组成；支撑座总成由四个支撑腿(1-1)、安装板(1-2)、安装法兰(1-4)和保护防尘座总成组成；安装板(1-2)下端面的四个顶角处各设有一个与安装板(1-2)可拆卸连接的支撑腿(1-1)，安装法兰(1-4)设置在安装板(1-2)的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰(1-4)上且与其可拆卸连接，轴承座(6-1)设置在安装板(1-2)的上方，两立柱(4)设置在轴承座(6-1)和安装板(1-2)之间且与二者可拆卸连接，轴承座(6-1)设置在两个立柱(4)上且与两个立柱(4)可拆卸连接，轴承座(6-1)的两个侧壁上各设有一个轴承孔，传动轴(6-6)上的一端装有滑轮(6-9)，滑轮(6-9)与传动轴(6-6)同步转动连接，钢丝(6-11)的一端缠绕在滑轮(6-9)上，钢丝(6-11)的另一端与砝码(6-12)连接，传动轴(6-6)的另一端穿过两个轴承孔中与滑轮(6-9)相邻的一个轴承孔并设置在远离滑轮(6-9)的一个轴承孔内，每个轴承孔与传动轴(6-6)之间装有轴承(6-4)，该远离滑轮(6-9)的一个轴承孔内装有垫片(6-3)，且垫片(6-3)设置在传动轴(6-6)的另一端处，两个轴承(6-4)各通过一个与轴承座(6-1)的外侧壁可拆卸连接的轴承盖(6-2)轴向定位，受力板(6-5)装在传动轴(6-6)上且与传动轴(6-6)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：保护防尘座总成由保护盖(1-7)和防尘座(1-8)组成；防尘座(1-8)设置在安装法兰(1-4)的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座(1-8)的下端面上设有内台肩孔，防尘座(1-8)的上端面上设有通孔，防尘座(1-8)的内台肩孔和防尘座(1-8)的通孔相通，保护盖(1-7)设置在防尘座(1-8)的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖(1-7)与防尘座(1-8)可拆卸连接。

5.一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：测试装置由支撑座总成、两个支座(7-1)、手轮(7-2)、螺母(7-3)、传感器支座(7-4)、后推杆(7-5)、压力传感器(7-6)、前推杆(7-7)、测位仪压板(7-8)、电感测位仪(7-9)和测位仪支座(7-10)组成；支撑座总成由四个支撑腿(1-1)、安装板(1-2)、安装法兰(1-4)和保护防尘座总成组成；安装板(1-2)下端面的四个顶角处各设有一个与安装板(1-2)可拆卸连接的支撑腿(1-1)，安装法兰(1-4)设置在安装板(1-2)的上端面上且与其可拆卸连接，保护防尘座总成设置在安装法兰(1-4)上且与其可拆卸连接，两个支座(7-1)沿竖直方向平行设置在安装板(1-2)上且与安装板(1-2)可拆卸连接，传感器支座(7-4)设置在两个支座(7-1)中的一个上且与其可拆卸连接，测位仪支座(7-10)设置在两个支座(7-11)中的另一个上且与其可拆卸连接，传感器支座(7-4)设有开槽，后推杆(7-5)、压力传感器(7-6)和前推杆(7-7)三者连接在一起并沿传感器支座(7-4)至测位仪支座(7-10)方向置于传感器支座(7-4)的开槽内，螺母(7-3)安装在传感器支座(7-4)靠近后推杆(7-5)一侧的外侧壁上，手轮(7-2)与螺母(7-3)旋接并与后推杆(7-5)接触，推动压力传感器(7-6)及前推杆(7-7)与被测手爪(2)伸出的输出轴接触，电感测位仪(7-9)安装在测位仪支座(7-10)上，电感测位仪(7-9)的测头与被测手爪(2)伸出的输出轴接触并压紧测位仪压板(7-8)和测位仪支座(7-10)，测位仪压板(7-8)和测位仪支座(7-10)可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种机器人手爪多功能测试装置，其特征在于：保护防尘座总成由保护盖(1-7)和防尘座(1-8)组成；防尘座(1-8)设置在安装法兰(1-4)的上端面上且与其可拆卸连接，防尘座(1-8)的下端面上设有内台肩孔，防尘座(1-8)的上端面上设有通孔，防尘座(1-8)的内台肩孔和防尘座(1-8)的通孔相通，保护盖(1-7)设置在防尘座(1-8)的内台肩孔的内台肩端面上，保护盖(1-7)与防尘座(1-8)可拆卸连接。

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