CN106625779A - 一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法 - Google Patents

一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法，包括高速气缸、底台和支撑保护机构；高速气缸和支撑保护机构均设置在底台上；支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；四个支撑柱分别垂直设置于底台上表面的四个角上；导轨的个数为2，导轨固定设置在两个支撑柱的顶端之间，且两个导轨互相平行；支撑杆设置在两个导轨之间，且垂直于两个导轨，支撑杆能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆上；本发明的测试平台装有高速气缸，可以带动机器人高速运动，同时分析在不同速度下机器人腿部屈伸的位置精度、速度、加速度、冲击力等，且不受天气等外界环境影响。

Description

一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法
技术领域
本发明属于智能机器人测试技术领域，特别涉及一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法。
背景技术
近年来，随着机器人、机械、电子、计算机、人工智能、传感检测等相关学科的不断进步，研究和开发在现有车辆难以到达的复杂地形环境下，携带有效载荷，具有快速响应能力，自主完成长途运输任务的高性能足式仿生机器人正在成为机器人领域的一个热点。然而，机器人在室外复杂环境下进行响应性能测试是十分不便的，机器人在室外复杂环境下进行响应性能测试时，需要反复的进行试验，不但试验周期长，且耗费巨大的人力、物力、财力。同时，受到天气、以及其它因素的影响。因此，在室内建立足式仿生机器人动态响应控制测试平台对于试验模型具有重要应用价值。本测试平台可以实时对机器人快速响应性能以及稳定性性能测试，并通过传感器等装置对整个系统动态条件下的响应特性进行反馈，对机器人响应速度控制、机械部分进行完善，进而对足式机器人真正独立行走做准备。本试验台主要针对机器人响应测试的问题，贯彻现代社会产品研发周期短、节约资源的理念，搭建足式仿生机器人响应性能测试平台。
发明内容
本发明的目的在于提供一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法，以解决现有技术中缺少室内机器人动态响应性能测试平台引起的实验周期长、且耗费巨大的人力、物力、财力，同时，容易受到天气、以及其它因素的影响等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，包括高速气缸、底台和支撑保护机构；高速气缸和支撑保护机构均设置在底台上；
支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；四个支撑柱分别垂直设置于底台上表面的四个角上；导轨的个数为2，导轨固定设置在两个支撑柱的顶端之间，且两个导轨互相平行；支撑杆设置在两个导轨之间，且垂直于两个导轨，支撑杆能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆上；
若干个高速气缸垂直固定设置在于底台的上表面。
进一步的，高速气缸的顶部连接有测试机器人。
进一步的，测试机器人包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械腿上有若干个关节；测试机器人的足端和关节部位安装有位置传感器；测试机器人的足端与机械退的连接处设置有六维力传感器和压力传感器；测试机器人的各个关节处安装有加速度传感器、速度传感器和力传感器；测试机器人的机体上安装有姿态传感器和力传感器；高速气缸上安装有速度传感器；高速气缸的个数与测试机器人的机械腿个数相匹配。
进一步的，夹持机构包括移动环、柔性绳、夹持横杆、夹持纵杆和滑块；移动环套设在支撑杆上，移动环能够在支撑杆上移动；移动环通过柔性绳与夹持横杆连接，夹持横杆的下表面开设有滑槽，滑槽内设置有两个夹持纵杆，两个夹持纵杆相对的两个面上开设有滑块导轨，滑块导轨内设置有滑块；两个夹持纵杆的底端设置有滑块档杆，滑块档杆能够挡住滑块。
进一步的，支撑杆的两端均设置有滚轮；底台的下表面设置有若干支撑腿。
进一步的，高速气缸连接有气压泵站。
进一步的，一种基于足式仿生机器人动态响应性能测试平台的测试方法，所述足式仿生机器人动态响应性能测试平台包括高速气缸、底台和支撑保护机构；高速气缸和支撑保护机构均设置在底台上；
支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；若干个高速气缸垂直固定设置在于底台的上表面。高速气缸的顶部连接有测试机器人；
测试机器人包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械腿上有若干个关节；测试机器人的足端和关节部位安装有位置传感器；测试机器人的足端与机械退的连接处设置有六维力传感器和压力传感器；测试机器人的各个关节处安装有加速度传感器、速度传感器和力传感器；测试机器人的机体上安装有姿态传感器和力传感器；高速气缸上安装有速度传感器；高速气缸连接有气压泵站；
所述基于足式仿生机器人动态响应性能测试平台的测试方法，包括以下步骤：
1)启动气压泵站，调整测试平台初始位置，将测试机器人放置在测试平台上；调整高速气缸初始位置；用支撑保护机构的夹持装置夹住测试机器人；
2)在测试过程中，调节高速气缸伸出缩回速度，使高速气缸开始高速运动，收集记录高速气缸上速度传感器数据；
3)在测试过程中，测试机器人腿部随着高速气缸高速运动，收集记录安装在测试机器人的足端和关节部位的位置传感器的数据，测量测试机器人高速运动时腿部屈伸的位置精度；
4)在测试过程中，使测试机器人随高速气缸高速运动，通过收集记录测试机器人关节部位六维力传感器和力传感器数据，测量机械腿对机身的扭转力矩和推动力；通过收集记录安装在测试机器人腿部的各个关节处加速度传感器和速度传感器数据，测量测试机器人在高速运动下，腿部屈伸时各个关节转动加速度和速度；
5)在测试过程中，使测试机器人随高速气缸高速运动，通过收集记录机身上的姿态传感器和机器人足端脚力传感器的数据，同时，利用高速气缸模拟不同的运行速度，分析测试机身的稳定性能，是否发生倾斜的情况；通过收集记录安装在测试机器人机身和腿部个关节部位力传感器的数据，测试机器人在高速运动时腿部屈伸的冲击力；
6)在测试过程中，使测试机器人随高速气缸高速运动，模拟波动路面，模拟地震救灾波动路面，观察机器人对波动路面的适应性。
与现有技术相比，本发明有以下技术功效：
(1)本发明的测试平台装有高速气缸，可以带动机器人高速运动，同时分析在不同速度下机器人腿部屈伸的位置精度、速度、加速度、冲击力等，且不受天气等外界环境影响。
(2)本发明的测试平台在测试过程中实时保护机器人，保护机构防止测试机器人发生摔倒损坏的状况，保护核心部件。
(3)本发明实时测量机器人在不同速度的响应和稳定性能，达到贯彻现代社会产品研发周期短、节约资源的理念。因此，搭建足式仿生机器人动态响应测试平台具有重要应用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明夹持装置结构图。
其中：1、底台；2、支撑保护机构；3、测试机器人；4、高速气缸；6、滚轮；7、支撑杆；8、移动环；9、柔性绳；10、夹持横杆；12、夹持纵杆；13、滑块档杆；14、滑块；15、支撑柱；16、导轨；17、支撑腿。
具体实施方式
以下结合附图对本发明详细说明：
请参阅图1至图2所示，一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，包括高速气缸4、底台1和支撑保护机构2；高速气缸4和支撑保护机构2均设置在底台1上；
支撑保护机构2包括支撑柱15、导轨16、支撑杆7和夹持机构；四个支撑柱15分别垂直设置于底台1上表面的四个角上；导轨16的个数为2，导轨16固定设置在两个支撑柱15的顶端之间，且两个导轨16互相平行；支撑杆7设置在两个导轨16之间，且垂直于两个导轨16，支撑杆7能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆7上；
若干个高速气缸4垂直固定设置在于底台1的上表面。
高速气缸4的顶部连接有测试机器人3。
测试机器人3包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械腿上有若干个关节；测试机器人3的足端和关节部位安装有位置传感器；测试机器人3的足端与机械退的连接处设置有六维力传感器和压力传感器；测试机器人3的各个关节处安装有加速度传感器、速度传感器和力传感器；测试机器人3的机体上安装有姿态传感器和力传感器；高速气缸4上安装有速度传感器；高速气缸4的个数与测试机器人3的机械腿个数相匹配。
夹持机构包括移动环8、柔性绳9、夹持横杆10、夹持纵杆12和滑块14；移动环8套设在支撑杆7上，移动环8能够在支撑杆7上移动；移动环8通过柔性绳9与夹持横杆10连接，夹持横杆10的下表面开设有滑槽，滑槽内设置有两个夹持纵杆12，两个夹持纵杆12相对的两个面上开设有滑块导轨，滑块导轨内设置有滑块14；两个夹持纵杆12的底端设置有滑块档杆13，滑块档杆13能够挡住滑块14。
支撑杆7的两端均设置有滚轮6；底台1的下表面设置有若干支撑腿17。
高速气缸4连接有气压泵站。
本发明的工作原理：
1)启动气压泵站，调整测试平台初始位置，将测试机器人3放置在测试平台上；调整高速气缸4初始位置；用支撑保护机构2的夹持装置夹住测试机器人3；
2)在测试过程中，调节高速气缸4伸出缩回速度，使高速气缸4开始高速运动，收集记录高速气缸4上速度传感器数据；
3)在测试过程中，测试机器人3腿部随着高速气缸4高速运动，收集记录安装在测试机器人3的足端和关节部位的位置传感器的数据，测量测试机器人3高速运动时腿部屈伸的位置精度；
4)在测试过程中，使测试机器人3随高速气缸4高速运动，通过收集记录测试机器人3关节部位六维力传感器和力传感器数据，测量机械腿对机身的扭转力矩和推动力；通过收集记录安装在测试机器人3腿部的各个关节处加速度传感器和速度传感器数据，测量测试机器人3在高速运动下，腿部屈伸时各个关节转动加速度和速度；
5)在测试过程中，使测试机器人3随高速气缸4高速运动，通过收集记录机身上的姿态传感器和机器人足端脚力传感器的数据，同时，利用高速气缸4模拟不同的运行速度，分析测试机身的稳定性能，是否发生倾斜的情况；通过收集记录安装在测试机器人3机身和腿部个关节部位力传感器的数据，测试机器人3在高速运动时腿部屈伸的冲击力；
6)在测试过程中，使测试机器人3随高速气缸4高速运动，模拟波动路面，模拟地震救灾波动路面，观察机器人对波动路面的适应性。

Claims (7)

1.一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，包括高速气缸(4)、底台(1)和支撑保护机构(2)；高速气缸(4)和支撑保护机构(2)均设置在底台(1)上；
支撑保护机构(2)包括支撑柱(15)、导轨(16)、支撑杆(7)和夹持机构；四个支撑柱(15)分别垂直设置于底台(1)上表面的四个角上；导轨(16)的个数为2，导轨(16)固定设置在两个支撑柱(15)的顶端之间，且两个导轨(16)互相平行；支撑杆(7)设置在两个导轨(16)之间，且垂直于两个导轨(16)，支撑杆(7)能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆(7)上；
若干个高速气缸(4)垂直固定设置在于底台(1)的上表面。
2.根据权利要求1所述的一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，高速气缸(4)的顶部连接有测试机器人(3)。
3.根据权利要求2所述的一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，测试机器人(3)包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械腿上有若干个关节；测试机器人(3)的足端和关节部位安装有位置传感器；测试机器人(3)的足端与机械退的连接处设置有六维力传感器和压力传感器；测试机器人(3)的各个关节处安装有加速度传感器、速度传感器和力传感器；测试机器人(3)的机体上安装有姿态传感器和力传感器；高速气缸(4)上安装有速度传感器；高速气缸(4)的个数与测试机器人(3)的机械腿个数相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，夹持机构包括移动环(8)、柔性绳(9)、夹持横杆(10)、夹持纵杆(12)和滑块(14)；移动环(8)套设在支撑杆(7)上，移动环(8)能够在支撑杆(7)上移动；移动环(8)通过柔性绳(9)与夹持横杆(10)连接，夹持横杆(10)的下表面开设有滑槽，滑槽内设置有两个夹持纵杆(12)，两个夹持纵杆(12)相对的两个面上开设有滑块导轨，滑块导轨内设置有滑块(14)；两个夹持纵杆(12)的底端设置有滑块档杆(13)，滑块档杆(13)能够挡住滑块(14)。
5.根据权利要求1所述的一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，支撑杆(7)的两端均设置有滚轮(6)；底台(1)的下表面设置有若干支撑腿(17)。
6.根据权利要求1所述的一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台，其特征在于，高速气缸(4)连接有气压泵站。
7.一种基于足式仿生机器人动态响应性能测试平台的测试方法，其特征在于，所述足式仿生机器人动态响应性能测试平台包括高速气缸(4)、底台(1)和支撑保护机构(2)；高速气缸(4)和支撑保护机构(2)均设置在底台(1)上；
支撑保护机构(2)包括支撑柱(15)、导轨(16)、支撑杆(7)和夹持机构；若干个高速气缸(4)垂直固定设置在于底台(1)的上表面；高速气缸(4)的顶部连接有测试机器人(3)；
测试机器人(3)包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械腿上有若干个关节；测试机器人(3)的足端和关节部位安装有位置传感器；测试机器人(3)的足端与机械退的连接处设置有六维力传感器和压力传感器；测试机器人(3)的各个关节处安装有加速度传感器、速度传感器和力传感器；测试机器人(3)的机体上安装有姿态传感器和力传感器；高速气缸(4)上安装有速度传感器；高速气缸(4)连接有气压泵站；
所述基于足式仿生机器人动态响应性能测试平台的测试方法，包括以下步骤：
1)启动气压泵站，调整测试平台初始位置，将测试机器人(3)放置在测试平台上；调整高速气缸(4)初始位置；用支撑保护机构(2)的夹持装置夹住测试机器人(3)；
2)在测试过程中，调节高速气缸(4)伸出缩回速度，使高速气缸(4)开始高速运动，收集记录高速气缸(4)上速度传感器数据；
3)在测试过程中，测试机器人(3)腿部随着高速气缸(4)高速运动，收集记录安装在测试机器人(3)的足端和关节部位的位置传感器的数据，测量测试机器人(3)高速运动时腿部屈伸的位置精度；
4)在测试过程中，使测试机器人(3)随高速气缸(4)高速运动，通过收集记录测试机器人(3)关节部位六维力传感器和力传感器数据，测量机械腿对机身的扭转力矩和推动力；通过收集记录安装在测试机器人(3)腿部的各个关节处加速度传感器和速度传感器数据，测量测试机器人(3)在高速运动下，腿部屈伸时各个关节转动加速度和速度；
5)在测试过程中，使测试机器人(3)随高速气缸(4)高速运动，通过收集记录机身上的姿态传感器和机器人足端脚力传感器的数据，同时，利用高速气缸(4)模拟不同的运行速度，分析测试机身的稳定性能，是否发生倾斜的情况；通过收集记录安装在测试机器人(3)机身和腿部个关节部位力传感器的数据，测试机器人(3)在高速运动时腿部屈伸的冲击力；
6)在测试过程中，使测试机器人(3)随高速气缸(4)高速运动，模拟波动路面，模拟地震救灾波动路面，观察机器人对波动路面的适应性。
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