CN105865778B - 舵机齿轮性能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种舵机齿轮性能检测方法。舵机齿轮性能检测方法包括：测量待检测舵机的舵机空载电流；将所述舵机空载电流与标准空载电流进行比较，判断所述舵机空载电流是否大于所述标准空载电流；若所述舵机空载电流小于或等于所述标准空载电流，则所述待检测舵机的齿轮性能合格。本发明所提供的舵机齿轮性能检测方法检测过程简单方便且检测效率高，有利于节省人工成本和时间成本。

Description

舵机齿轮性能检测方法
技术领域
本发明涉及舵机检测领域，尤其涉及一种舵机齿轮性能检测方法。
背景技术
在智能机器人中，舵机作为智能机器人中的动力元件，是形成智能机器人关节组件的关键元件，也是智能机器人实现智能化的关键元件。因此，在智能机器人生产过程中，需保证舵机齿轮性能符合生产要求，若舵机齿轮性性能不符合生产要求，则该舵机质量不合格，将影响舵机功能的实现。
现有舵机齿轮性能检测方法中，通过检测舵机的输出力矩是否符合生产要求，以确定舵机齿轮箱内传动机构的传动效率是否符合生产要求。在检测舵机输出力矩时，需给每一待检测舵机的舵盘上距输出轴中心一定距离处带一定负载，并控制待检测舵机的舵盘转动，测量舵机能带动物体的重量并计算待检测舵机的输出力矩，再将计算得到的待检测舵机的输出力矩与相应负载的标准输出力矩相比较，以判断该待检测舵机齿轮性能是否符合生产要求。现有舵机齿轮性能检测方法，检测过程复杂且检测效率低，并且检测过程中的人工成本和时间成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有舵机齿轮性能检测方法存在的 不足，提供一种检测过程简单且检测效率高的舵机齿轮性能检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种舵机齿轮性能检测方法，包括如下步骤：
测量待检测舵机的舵机空载电流；
将所述舵机空载电流与标准空载电流进行比较，判断所述舵机空载电流是否大于所述标准空载电流；
若所述舵机空载电流小于或等于所述标准空载电流，则所述待检测舵机的齿轮性能合格。
优选地，还包括步骤：若所述舵机空载电流大于所述标准空载电流，则所述待检测舵机齿轮的性能不合格。
优选地，所述标准空载电流通过如下步骤确定：
测量舵机的电机空载电流和主板空板电流；
分别测量舵机空载时的测试空载电流及负载为第一负载时的舵机负载电流，计算舵机的负载电流差；
根据舵机齿轮损耗力矩最大值和所述负载电流差计算舵机的空载目标电流差；
根据所述电机空载电流、主板空板电流及空载目标电流差计算所述标准空载电流。
优选地，所述电极空载电流和主板空板电流通过多次测量求平均值获得。
优选地，所述“分别测量舵机空载时的测试空载电流及负载为第一负载时的舵机负载电流，计算舵机的负载电流差”步骤包括：
分别测量多个舵机空载时的测试空载电流以及舵机负载为第一负载时的舵机负载电流；
分别计算所述多个舵机的舵机负载电流与测试空载电流的差值并求平均值作为所述负载电流差。
优选地，所述设定舵机的舵机齿轮损耗力矩最大值的步骤包括：
设定损耗系数；
根据所述损耗系数和舵机标称力矩确定舵机齿轮损耗力矩最大值。
优选地，所述空载目标电流差＝舵机齿轮损耗力矩最大值*负载电流差/第一负载。
优选地，所述标准空载电流为所述电机空载电流、主板空板电流及空载目标电流差的和值。
优选地，所述测量待检测舵机的舵机空载电流的步骤包括：使所述待检测舵机空载，控制所述待检测舵机转动至最高转速下测量的电流为所述舵机空载电流。
优选地，所述测试空载电流的测试步骤包括：使所述舵机空载，控制所述舵机转动至最高转速下测量的电流为所述测试空载电流。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的舵机齿轮性能检测方法中，测量待检测舵机的舵机空载电流，并将舵机空载电流与标准空载电流进行比较，若舵机空载电流小于或等于标准空载电流，即可确定待检测舵机的齿轮性能是否合格，从而可确定待检测舵机是否为合格产品。可以理解地，本发明所提供的舵机齿轮性能检测方法检测过程简单方便且检测效率高，有利于节省人工成本和时间成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例中的舵机齿轮性能检测方法的流程图。
图2是本发明一实施例中的确定标准空载电流的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本实施例所提供的舵机齿轮性能检测方法，用于检测待检测舵机的齿轮性能是否合格，从而判断舵机产品质量是否合格。舵机一般包括外壳和设置在外壳内的减速齿轮组、电机、电位器和主板(即控制电路板)；减速齿轮组设置在传动轴上，且传动轴伸出外壳的一端设有舵盘；主板与电机相连，电机与减速齿轮组相连。舵机工作时，主板接收信号源的控制信号，并驱动电机转动；减速齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出力矩放大响应倍数，然后输出；电位器和减速齿轮组的末级一起转动，测量舵机转动角度；主板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。如图1所示，该舵机齿轮性能检测方法包括如下步骤：
S1：使待检测舵机空载，并测量待检测舵机的舵机空载电流ISE。其中，舵机空载电流ISE是指待检测舵机在没有负载(即空载)且转动到最高转速下测量到的电流。可以理解地，舵机空载电流ISE包含主板和电机消耗的电流。步骤S1具体包括：使待检测舵机空载，控制待检测舵机转动至最高转速，测量此时的电流为舵机空载电流ISE。可以理解地，在测量舵机空载电流ISE时，将待检测舵机与测试电源形成电路回路，采用测量工具测量电路回路中的电流即为舵机空载电流ISE。
其中，测量工具包括但不限于电流计、功率计和示波器。具体地，采用电流计作为测量工具时，可将待检测舵机与测试电源和电流计串联形成电路回路，读取电流计的读数即为舵机空载电流ISE。采用功率计作为测量工具时，将可功率计的探头接入待检测舵机与测试电源形成的电路回路中，读取功率计中显示的功率，将功率除以测试电源的电压即为舵机空载电流ISE。采用示波器作为测量工具时，将示波器的电流控头接入待检测舵机与测试电源形成的电路回路中，通过示波器的读数确定舵机空载电流ISE。
S2：将待检测舵机的舵机空载电流ISE与标准空载电流ISES进行比较，判断舵机空载电流ISE是否大于标准空载电流ISES。可以理解地，每一种型号的待检测舵机的标准空载电流ISES预先确定并保存，以便应用于该型号待检测舵机的齿轮性能检测过程中，只需将任一待检测舵机的舵机空载电流ISE与同一型号舵机的标准空载电流ISES进行比较，即可判断生产出待检测舵机的齿轮性能是否符合生产要求，以确定待检测舵机是否为合格产品。可以理解地，本发明所提供的舵机齿轮性能检测方法检测过程简单方便且检测效率高，有利于节省人工成本和时间成本。
S3：若舵机空载电流ISE小于或等于标准空载电流ISES，则该待检测舵机的齿轮性能合格，即该待检测舵机的产品质量符合生产要求，为合格产品。可以理解地，舵机空载电流ISE是指待检测舵机在没有负载(即空载)且最高转速下测量的电流。相应地，预先确定标准空载电流ISES，是指与待检测舵机同一型号的舵机在没有负载且转动至最高转速下的电流参考值。
S4：若舵机空载电流ISE大于标准空载电流ISES，则该待检测舵机的齿轮性能不合格，即该待检测舵机的产品质量不符合生产要求，为不合格产品。
本实施例中，可通过采用电流计、功率计或示波器等测量工具测量待检 测舵机的舵机空载电流ISE，测量方式多样；并利用测量到的舵机空载电流ISE与标准空载电流ISES比较，以确定待检测舵机的齿轮性能是否符合生产要求，从而确定待检测舵机是否为合格产品。该舵机齿轮性能检测方法检测过程操作简单方便，可大幅提高舵机性能检测效率，与传统检测方法相比，其检测过程不仅效率高而且检测精度高，在生产过程中，可有效节省人工成本和时间成本。
具体地，本实施例中，步骤S2中标准空载电流通过如下步骤确定：
S21：测量舵机的电机空载电流IME0和主板空板电流IEB0。其中，电机空载电流IME0是指电机上电后的工作电流，可将电机与测试电源形成电路回路并采用测量工具进行测量；如将测试电源与电机和电流计串联，读取电流计的读数即为电机空载电流IME0。主板空板电流IEB0是指主板上电的工作电流，可将主板与测试电源形成电路回路并采用测量工具进行测量；如将测试电源与主板和电流计串联，读取电流计的读数即为主板空板电流IEB0。
可以理解地，舵机生产过程中，电机和主板是标准化成品产品，在电机和主板生产时，通常会对电机成品的电机空载电流IME0和主板成品的主板空板电流IEB0进行检测，以确定电机和主板是否合格；故应用到舵机内的同一批次电机的电机空载电流IME0和主板的主板空板电流IEB0的差别不大。因此，在预先确定标准空载电流ISES时，可测量任一舵机中电机的电机空载电流IME0和主板的主板空板电流IEB0，以提高检测效率。可以理解地，为保证检测结果的准确性，本实施例中的电机空载电流IME0和主板空板电流IEB0通过多次测量求平均值获得；即采集多个舵机中电机的电机空载电流IME0和主板的主板空板电流IEB0，并求其平均值，从而保证检测结果的准确性。
S22：分别测量舵机空载时的测试空载电流ISE0及负载为第一负载时的舵 机负载电流IN0，计算舵机的负载电流差具体地，步骤S22包括：
S221：分别测量多个舵机空载时的测试空载电流ISE0以及舵机负载为第一负载时的舵机负载电流IN0。本实施例中，采集x个舵机的测试空载电流ISE0和舵机负载电流IN0。具体地，使每一舵机空载，控制舵机转动至最高转速下测量的电流为测试空载电流ISE0。如将空载的舵机与测试电源和电流计串联形成电路回路，使舵机正转或反转，且转动至最高转速时，读取电流计的读数即为测试空载电流ISE0。
本实施例中，第一负载为N，控制舵机转动至最高转速时测量的电流为舵机负载电流IN0。如将αg的砝码挂在舵机的βcm舵臂上，则舵机的第一负载N＝αg×βcm。测量过程中，将第一负载为N的舵机与测试电源和电流计串联形成电路回路，使舵机正转或反转，且转动至最高转速时，读取电流计的读数即为舵机负载电流IN0。
可以理解地，步骤S21和步骤S221中的还可以采用功率计或示波器来测量电机空载电流IME0、主板空板电流IEB0、测试空载电流ISE0和舵机负载电流IN0。
S222：分别计算多个舵机的舵机负载电流ISE0与测试空载电流IN0的差值并求平均值作为负载电流差即先计算每一舵机负载为第一负载时的舵机负载电流IN0与该舵机空载时的测试空载电流ISE0的差值ΔIL0，即ΔIL0＝IN0-ISE0。再计算x个舵机所求得的差值ΔIL0的平均值作为舵机的负载电流差即
S23：设定舵机的舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss。具体地，通过设定损耗系数k0，然后根据损耗系数k0和舵机标称力矩MSTD确定舵机的舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss。其中，舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss＝舵机标称力矩 MSTD*损耗系数k0。舵机标称力矩MSTD是指不同重量等级舵机的舵盘距舵机轴中心水平距离1cm，舵机能够带动物体转动的最大重量εkg；则舵机标称力矩MSTD＝εkg*cm。可以理解地，根据不同型号的舵机的生产要求，ε的取值包括但不限于4，8，12和20等值。舵机齿轮中的损耗系数k0可根据具体情况设置，例如可设置为5％。由于舵机标称力矩MSTD和损耗系数k0均为常数，因此舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss也为常数。可以理解地，舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss与型号相关，同一型号的舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss相同。
S24：根据舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss和负载电流差计算舵机的空载目标电流差ΔIE0。其中，空载目标电流差ΔIE0＝舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss*负载电流差/第一负载N，即电机输出力矩＝电机常数*电流，对于相同的电机，电机常数为一定值常数，因此，电机输出力矩与工作电流成正比关系，电机输出力矩的变化量与电流变量也成正比，从而可以通过该比例关系求出舵机的空载目标电流差。
S25：根据电机空载电流IME0、主板空板电流IME0及空载目标电流差ΔIE0计算标准空载电流ISES。其中，标准空载电流ISES为电机空载电流IME0、主板空板电流IME0及空载目标电流差ΔIE0的和值，即ISES＝ΔIE0+IME0+IEB0。可以理解地，计算出的标准空载电流ISES为同一重量等级舵机空载时最高转速下的电流参考值，是同一重量等级舵机空载时电流的最大值，可用于评价舵机齿轮的性能。因此，在舵机齿轮性能检测方法中，当检测到待检测舵机的舵机空载电流ISE大于标准空载电流ISES时，即可判定待检测舵机的齿轮性能不合格，不符合舵机质量要求；反之则合格。
本实施例中，若需检测ε＝8这一重量等级的舵机，并使α＝50且β＝10， 即舵机的10cm舵臂上挂50g砝码的负载，则负载N＝500g*cm。舵机标称力矩MSTD为8kg*cm，且损耗系数k0可设置为5％，则舵机齿轮损耗力矩最大值Mmaxloss＝8kg*cm×5％＝400g*cm。步骤S21中测量到的电机空载电流IME0为55mA，主板空板电流IEB0为75mA。当x的数量为5时，测量到的测试空载电流ISE0和负载500g*cm时的舵机负载电流IN0的数值如下所示(单位：mA)，并分别计算出5个舵机的负载电流差ΔIL0和5个负载电流差ΔIL0的平均值，即负载电流差平均值
故舵机空载目标电流差
故标准空载电流ISES＝ΔIE0+IME0+IEB0＝21.92mA+55mA+75mA＝151.92mA。
对同一型号的待检测舵机进行检测时，测量舵机空载电流ISE，若舵机空载电流ISE大于标准空载电流ISES(即151.92mA)，则认定该待检测舵机的齿轮性能不合格，待检测舵机为不合格产品。若舵机空载电流ISE小于或等于标准空载电流ISES(即151.92mA)，则认定该待检测舵机的齿轮性能合格，待检测舵机为合格产品。
该舵机齿轮性能检测方法，检测过程操作简单方便，大幅提高舵机性能检测效率，与传统检测方法相比，无需对每一舵机的舵盘带负载并控制舵盘转动的同时计算扭力等过程，使其检测过程不仅效率高而且检测精度高。
本发明是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白， 在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (9)

1.一种舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
测量待检测舵机的舵机空载电流；
将所述舵机空载电流与标准空载电流进行比较，判断所述舵机空载电流是否大于所述标准空载电流；
若所述舵机空载电流小于或等于所述标准空载电流，则所述待检测舵机的齿轮性能合格；
其中，所述标准空载电流通过如下步骤确定：
测量舵机的电机空载电流和主板空板电流；
分别测量舵机空载时的测试空载电流及负载为第一负载时的舵机负载电流，计算舵机的负载电流差；
设定舵机的舵机齿轮损耗力矩最大值；
根据所述舵机齿轮损耗力矩最大值和所述负载电流差计算舵机的空载目标电流差；
根据所述电机空载电流、主板空板电流及空载目标电流差计算所述标准空载电流。
2.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，还包括步骤：若所述舵机空载电流大于所述标准空载电流，则所述待检测舵机齿轮的性能不合格。
3.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述电机空载电流和主板空板电流通过多次测量求平均值获得。
4.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述“分别测量舵机空载时的测试空载电流及负载为第一负载时的舵机负载电流，计算舵机的负载电流差”步骤包括：
分别测量多个舵机空载时的测试空载电流以及舵机负载为第一负载时的舵机负载电流；
分别计算所述多个舵机的舵机负载电流与测试空载电流的差值并求平均值作为所述负载电流差。
5.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述设定舵机的舵机齿轮损耗力矩最大值的步骤包括：
设定损耗系数；
根据所述损耗系数和舵机标称力矩确定舵机齿轮损耗力矩最大值。
6.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述空载目标电流差＝舵机齿轮损耗力矩最大值*负载电流差/第一负载。
7.根据权利要求1所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述标准空载电流为所述电机空载电流、主板空板电流及空载目标电流差的和值。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述测量待检测舵机的舵机空载电流的步骤包括：使所述待检测舵机空载，控制所述待检测舵机转动至最高转速下测量的电流为所述舵机空载电流。
9.根据权利要求3-7中任一项所述的舵机齿轮性能检测方法，其特征在于，所述测试空载电流的测试步骤包括：使所述舵机空载，控制所述舵机转动至最高转速下测量的电流为所述测试空载电流。
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Denomination of invention: Testing method of steering gear performance

Effective date of registration: 20210611

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Pledgee: CITIC Bank Limited by Share Ltd. Shenzhen branch

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Registration number: Y2021440020039

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