CN108237557A - 一种人形机器活动关节受力测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，提供一种人形机器人活动关节受力测试装置，包括竖直设置的导轨、固定于导轨底端的下固定块、滑动设置于导轨顶端的上固定块、与下固定块转动连接的下连杆、与上固定块转动连接的上连杆、位于下连杆与上连杆之间且分别与下连杆与上连杆转动连接的关节模块以及与关节模块信号连接的数据处理系统。本发明中，通过关节模块传递扭矩带动上连杆、下连杆及上固定块在导轨上运动，模仿人形机器人活动关节的弯曲、伸展运动，在运动过程中，数据处理系统接收关节模块反馈的信号并进行换算即可获得活动关节的受力数据，整个测试装置结构简单，仿真度高，测试数据准确可靠，且易操作。

Description

一种人形机器活动关节受力测试装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其提供一种人形机器人活动关节受力测试装置。
背景技术
人形机器人在现在应用较为广泛，应用于不同的工作场合。而人形机器人仿照人体结构进行设计，其活动关节与人体的活动关节基本类似，当其应用于不同的工作场合时，需要在不同的场地环境中运动，如在平坦的地面，或多样复杂不平整坡道等等，或者在不同的工作环境中有不同的输出动作。如针对人形机器人在行走过程中可通遇到不同复杂地形环境、不同的地形坡度以及机器人自身的承载等不同条件，需要对机器人膝关节的受力状态进行测试，以更好地调整设计参数。或者，人形机器人在搬运重物时肘部受力不同，也需要对其肘关节的受力状态进行测试。但是目前没有较好的实验装置对人形机器人的活动关节如膝关节、肘关节等的受力情况及性能进行测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人形机器人活动关节受力测试装置，旨在解决现有技术中没有实验装置来测试活动关节的受力情况及性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种人形机器人活动关节受力测试装置，包括竖直设置的导轨、固定于所述导轨底端的下固定块、滑动设置于所述导轨顶端的上固定块、与所述下固定块转动连接的下连杆、与所述上固定块转动连接的上连杆、位于所述下连杆与所述上连杆之间且分别与所述下连杆与所述上连杆转动连接且可传递扭矩并反馈信号的关节模块以及与所述关节模块信号连接并将接收的信号进行处理的数据处理系统。
进一步地，所述上连杆的顶端转动连接于所述上固定块的中部，所述上固定块上且位于所述上连杆的两侧对称设置可拆卸的负载模块。
进一步地，所述上固定块中部设有两第一支撑轴承，两所述第一支撑轴承之间穿设一第一转轴，所述上连杆的顶端位于两所述第一支撑轴承之间且套设于所述第一转轴上。
进一步地，所述下固定块上设有两第二支撑轴承，两所述第二支撑轴承之间穿设一第二转轴，所述下连杆的底端位于两所述第二支撑轴承之间且套设于所述第二转轴上。
进一步地，所述第二转轴的轴线与所述第一转轴的轴线位于同一竖直平面内。
进一步地，所述关节模块的一端沿轴向转动套设有第一法兰与第二法兰，所述第一法兰与所述上连杆的底端固定连接，所述第二法兰与所述下连杆的顶端固定连接。
进一步地，所述第一法兰位于所述第二法兰外侧，所述上连杆的底端转动连接于所述第一法兰内侧；所述下连杆的顶端转动连接于所述第二法兰外侧，所述上连杆与所述下连杆位于同一平面内。
进一步地，所述关节模块内置有用于驱动其转动来输入扭矩的动力元件；或者，所述关节模块与外部可输入扭矩的动力装置连接。
进一步地，所述关节模块内置有用于调节转速和/或加速度的调节元件。
进一步地，所述导轨上且位于所述下连杆下方还设有一防护罩。
本发明的有益效果：
本发明中，通过关节模块传递扭矩带动上连杆、下连杆及上固定块在导轨上作类似曲柄滑块运动，模仿人形机器人活动关节的弯曲、伸展运动，在运动过程中，关节模块将反馈的信号传递给数据处理系统，数据处理系统将接收的信号进行换算即可获得活动关节的受力数据，整个测试装置结构简单，仿真度高，测试数据准确可靠，且易操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的人形机器人活动关节受力测试装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的人形机器人活动关节受力测试装置的分解示意图；
其中，图中各附图标记：
10-导轨；20-下固定块；21-第二支撑轴承；22-第二转轴；30-上固定块；31-滑块；32-第一支撑轴承；33-第一转轴；40-下连杆；50-上连杆；60-关节模块；61-第一法兰；62-第二法兰；70-负载模块；71-负载块；80-防护罩。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1、图2，本发明实施例提供的一种人形机器人活动关节受力测试装置，主要用于模拟测试人形机器人在运动或取物或其他动作时活动关节的受力情况。该测试装置包括竖直设置的导轨10、固定于导轨10底端的下固定块20、滑动设置于导轨10顶端的上固定块30、与下固定块20转动连接的下连杆40、与上固定块30转动连接的上连杆50、位于下连杆40与上连杆50之间且分别与下连杆40与上连杆50转动连接的关节模块60以及与关节模块60信号连接的数据处理系统(图中未示出)。其中，关节模块60可作为动力输入来传递扭矩，同时也可反馈信号给数据处理系统，数据处理系统将接收的信号进行换算即可获得活动关节的受力数据。
本发明中，通过关节模块60传递扭矩带动上连杆50、下连杆40及上固定块30在导轨10上作类似曲柄滑块运动，模仿人形机器人活动关节的弯曲、伸展运动，在运动过程中，关节模块60将反馈的信号传递给数据处理系统，数据处理系统将接收的信号进行换算即可获得活动关节的受力数据，整个测试装置结构简单，仿真度高，测试数据准确可靠，且易操作。
具体地，上固定块30呈长方形板状结构，其底部设有一滑块31，滑块31滑动设置于导轨10上，且可在导轨10的顶部与中部之间来回滑动。例如，通过滑块31带动上固定块30进而带动上连杆50的顶端沿导轨10滑动，可以模似人形机器人蹲起动作，方便对膝关节进行受力测试。上连杆50的顶端转动连接于上固定块30的中部，上固定块30上且位于上连杆50的两侧对称设置可拆卸的负载模块70。每一负载模块70均包括多个叠置的负载块71。各负载块71具有固定的重量规格，各负载块71的重量可以相同，也可以不完全相同。通过增减负载块71来调整施加给测试装置的负载模块70的重量，从而便于测试不同负载下膝盖的受力情况。各负载块71通过螺钉固定连接于上固定块30上。当测试不同活动关节时，负载模块70的重量也相应地增减。
进一步地，本实施例中，上固定块30中部设有两第一支撑轴承32，两第一支撑轴承32之间穿设一第一转轴33，上连杆50的顶端位于两第一支撑轴承32之间且套设于第一转轴33上。同样地，下固定块20上设有两第二支撑轴承21，两第二支撑轴承21之间穿设一第二转轴22，下连杆40的底端位于两第二支撑轴承21之间且套设于第二转轴22上。通过上述结构，使得上连杆50可相对上固定块30自由转动，下连杆40可相对下固定块20自由转动。
进一步地，为提高仿真度，更好地模拟人形机器人的关节运动，第二转轴22的轴线与第一转轴33的轴线位于同一竖直平面内。
本实施例中，关节模块60的一端沿轴向转动套设有第一法兰61与第二法兰62，第一法兰61与上连杆50的底端固定连接，第二法兰62与下连杆40的顶端固定连接。具体地，第一法兰61位于第二法兰62外侧，上连杆50的底端转动连接于第一法兰61内侧；下连杆40的顶端转动连接于第二法兰62外侧，这样，上连杆50与下连杆40位于同一纵平面内，当用于对膝关节受力测试时，能更好地模拟人形机器人蹲下时大腿与小腿的运动，当用于对肘关节受力测试，能更好地模拟人形机器人上臂与下臂的运动。此处所说的外侧是相对于关节模块60而言，第二法兰62靠内设置，第一法兰61靠外设置，上连杆50相对第一法兰61靠内设置，而下连杆40相对第二法兰62靠外设置。
本实施例中，关节模块60作为扭矩输入装置，可以在其内部置入动力元件(图中未示出)带动关节模块60转动来输入扭矩，也可以将关节模块60与外部的动力装置(图中未示出)连接，通过动力装置来驱动关节模块60转动。
进一步地，本实施例中，关节模块60内置有用于调节转速和/或加速度的调节元件(图中未示出)。通过调节元件来改变关节模块60在输入扭矩时的转速和/或加速度，从而可以测试多种不同转速和/或加速度下活动关节的受力情况，使测试数据更全面、更准确。
进一步地，本实施例中，导轨10上且位于下连杆40下方还设有一防护罩80。由于滑块31在带动关节模块60、上连杆50及下连杆40运动时，滑块31运动至极限位置时，上连杆50或下连杆40具有落下砸中导轨10的可能，因此，设置防护罩80对下连杆40进行阻挡，对导轨10起到保护作用，同时防护罩80本身采用弹性材料制成，也具有吸震作用，且防护罩80位于下连杆40下方即靠近下固定块20设置，并不妨碍滑块31与上连杆50沿导轨10的运动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：包括竖直设置的导轨、固定于所述导轨底端的下固定块、滑动设置于所述导轨顶端的上固定块、与所述下固定块转动连接的下连杆、与所述上固定块转动连接的上连杆、位于所述下连杆与所述上连杆之间且分别与所述下连杆与所述上连杆转动连接且可传递扭矩并反馈信号的关节模块以及与所述关节模块信号连接并将接收的信号进行处理的数据处理系统。
2.根据权利要求1所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述上连杆的顶端转动连接于所述上固定块的中部，所述上固定块上且位于所述上连杆的两侧对称设置可拆卸的负载模块。
3.根据权利要求2所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述上固定块中部设有两第一支撑轴承，两所述第一支撑轴承之间穿设一第一转轴，所述上连杆的顶端位于两所述第一支撑轴承之间且套设于所述第一转轴上。
4.根据权利要求3所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述下固定块上设有两第二支撑轴承，两所述第二支撑轴承之间穿设一第二转轴，所述下连杆的底端位于两所述第二支撑轴承之间且套设于所述第二转轴上。
5.根据权利要求4所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述第二转轴的轴线与所述第一转轴的轴线位于同一竖直平面内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述关节模块的一端沿轴向转动套设有第一法兰与第二法兰，所述第一法兰与所述上连杆的底端固定连接，所述第二法兰与所述下连杆的顶端固定连接。
7.根据权利要求6所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述第一法兰位于所述第二法兰外侧，所述上连杆的底端转动连接于所述第一法兰内侧；所述下连杆的顶端转动连接于所述第二法兰外侧，所述上连杆与所述下连杆位于同一平面内。
8.根据权利要求1所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述关节模块内置有用于驱动其转动来输入扭矩的动力元件；或者，所述关节模块与外部可输入扭矩的动力装置连接。
9.根据权利要求1或8所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述关节模块内置有用于调节转速和/或加速度的调节元件。
10.根据权利要求1所述的人形机器人活动关节受力测试装置，其特征在于：所述导轨上且位于所述下连杆下方还设有一防护罩。
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