CN109752051A - 一种排爆机器人夹持性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排爆机器人夹持性能试验装置，包括前端传感器(1)、数据采集器及电气集成单元(4)、数据处理及显示终端(6)；所述前端传感器(1)包括压力传感器、位移传感器和角速度传感器；所述前端传感器(1)通讯连接于所述数据采集器及电气集成单元(4)，所述数据采集器及电气集成单元(4)通讯连接于所述数据处理及显示终端(6)。本发明不仅能够实现警用排爆机器人前端机械手臂运动轨迹的实时捕捉，还能对机械手臂夹持力值和稳定性数值进行测量。

Description

一种排爆机器人夹持性能试验装置

技术领域

本发明涉及警用设备技术领域，具体涉及一种排爆机器人夹持性能试验装置。

背景技术

排爆机器人的机械手臂在实际排爆工作中要稳定、可靠的夹持住被夹持物，不能发生滑动、掉落的现象，否则可能因滑动过程中产生的静电或震动引起爆炸。为了准确测试和评价机器人夹持过程中的稳定性和可靠性，一些科研机构也研制出相关的测试装置。

例如，中国专利CN205928664U(公开日为2017年2月8日)中公开了一种工业机器人一维运动轨迹测试装置，该装置包括高精度的直线位移传感器和示波器，能够测量机器人本体工作端的一维运动轨迹。其中，直线位移传感器一段经柔性连接组件与机器人本体的工作端连接，直线位移传感器的信号输出端与示波器的信号输入端连接，随着机器人本体工作端的运动，直线位移传感器测得的电压信号传输给示波器，示波器记录并显示机器人本体工作端的一维运动轨迹。

而该测试装置却具有如下缺陷：

1)只能测量机器人本体工作端在一个维度上的运动轨迹，无法同时测量其他维度上的运动轨迹。该装置无法满足排爆机器人的夹持稳定性测试需求，因为排爆机器人前端机械手臂三个方向上的位移量对于评价机器人夹持稳定性都非常重要，任意一个方向上的震动过大均会导致实战中误引爆。

2)无法实时测量排爆机器人前端机械手臂夹持力。

3)仅能测试机器人本体工作端从某一位置移动至另一位置这一过程中的轨迹(位移量)，而排爆机器人的评价过程中除了要对运动轨迹进行捕捉外，还要测量本体工作端运动过程中自身的震动量，这也是该装置无法实现的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种排爆机器人夹持性能试验装置，不仅能够实现警用排爆机器人前端机械手臂运动轨迹的实时捕捉，还能对机械手臂夹持力值和稳定性数值进行测量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种排爆机器人夹持性能试验装置，包括前端传感器、数据采集器及电气集成单元、数据处理及显示终端；所述前端传感器包括压力传感器、位移传感器和角速度传感器；所述前端传感器通讯连接于所述数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元通讯连接于所述数据处理及显示终端。

进一步地，所述装置还包括有测试支架。

进一步地，所述压力传感器采用压电式压力传感器。

进一步地，所述压力传感器的量程为200N，可读0.1N。

进一步地，所述角速度传感器的精度为20ppm。

进一步地，所述位移传感器的量程为100mm，可读0.1mm。

进一步地，所述数据采集器及电气集成单元主要由数据采集处理板卡、彩色液晶显示器、直流电源和电气控制箱组成，所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器通讯连接，所述直流电源和电气控制箱电性连接，所述电气控制箱电性连接于所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器。

本发明还提供一种利用上述排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的夹持力进行测试的方法，包括如下步骤：

1.1)将压力传感器安装在被夹持物的外表面，并位于受力轴线上，操纵排爆机器人的机械手臂夹持被夹持物，并对压力传感器进行零点校正；

1.2)控制调节减小机械手臂的开口尺寸使夹持力值增加，压力传感器同时将感测到的机械手臂的前端对被夹持物施加的压力变化并传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

1.3)读取数据处理及显示终端上所显示的压力传感器感测得到的压力变化，确定在使夹持力值增加的过程中的压力传感器所感测到的压力最大值。

本发明还提供一种利用上述排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的位移量进行测试的方法，包括如下步骤：

2.1)将位移传感器安装到排爆机器人的机械手臂上，将被夹持物置于地面上，操纵排爆机器人的机械手臂夹起被夹持物并对位移传感器进行零点校正；

2.2)操纵排爆机器人的机械手臂升高，所述位移传感器将感测得到的排爆机器人的机械手臂的位移量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

2.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的位移量，确定使机械手臂升高的过程中位移量。

本发明还提供一种利用上述排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的震动量进行测试的方法，包括如下步骤：

3.1)将角速度传感器安装在排爆机器人的机械手臂上并进行零点校正后，操纵排爆机器人的机械手臂使之以设定的频率在设定的维度上震动设定的时间；

3.2)角速度传感器将感测到的震动量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

3.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的震动量，确定在震动过程中机械手臂的震动量。

本发明的有益效果在于：

1、利用本发明装置可以实现机器人的机械手臂在夹持过程中实时力值的测量；

2、利用本发明装置可以实现机器人的机械手臂在夹持过程中运动轨迹的测量。

3、利用本发明装置可以实现机器人的机械手臂在夹持过程中手臂震动的三维震动量的测量，解决了机器人本体工作端仅在一个维度上运动轨迹的测量问题。

4、通过测量得到的三个测量值可以开展机器人夹持性能技术评价的工作。

附图说明

图1为本发明实施例1的装置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种排爆机器人夹持性能试验装置，如图1所示，包括前端传感器1、数据采集器及电气集成单元4、数据处理及显示终端6；所述前端传感器1包括压力传感器、位移传感器和角速度传感器；所述前端传感器1通讯连接(通过信号线3)于所述数据采集器及电气集成单元4，所述数据采集器及电气集成单元4通讯连接(通过数据线5)于所述数据处理及显示终端6。

在本实施例中，所述装置还包括有测试支架2。通过测试支架2可以将各个传感器安装固定在待试验的排爆机器人上。

进一步地，所述压力传感器采用压电式压力传感器。

在本实施例中，所述压力传感器的量程200N，可读0.1N的压力传感器。

在本实施例中，所述角速度传感器的精度为20ppm。

在本实施例中，所述位移传感器的量程为100mm，可读0.1mm。

进一步地，所述数据采集器及电气集成单元主要由数据采集处理板卡、彩色液晶显示器、直流电源和电气控制箱组成，所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器通讯连接，所述直流电源和电气控制箱电性连接，所述电气控制箱电性连接于所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述的排爆机器人夹持性能试验装置的方法，对待试验的排爆机器人的夹持力进行测试：

1.1)将压力传感器安装在被夹持物(在本实施例中采用的被夹持物为长方体，重1kg，在夹持方向上的长度为300mm)的外表面，并位于受力轴线上，操纵排爆机器人的机械手臂夹持被夹持物，并对压力传感器进行零点校正；

1.2)控制调节减小机械手臂的开口尺寸使夹持力值增加，压力传感器同时将感测到的机械手臂的前端对被夹持物施加的压力变化并传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

1.3)读取数据处理及显示终端上所显示的压力传感器感测得到的压力变化(可以力值图表的方式显示)，确定在使夹持力值增加的过程中的压力传感器所感测到的压力最大值。

在本实施例中，为了对装置的准确度进行实验，在步骤1.1)中，排爆机器人的机械手臂在夹持被夹持物的同时夹持压力测试比对用仪器，步骤1.2)中控制调节减小机械手臂的开口尺寸使夹持力值增加至压力测试比对用仪器示数为100N为止，步骤1.3)中将压力传感器感测到的压力最大值与压力测试比对用仪器的当前示数进行比较。结果显示，压力传感器感测到的压力最大值为99.0N，相对偏差为1％。

所述压力测试比对用仪器可采用数显推拉力计，量程为0-500N，可读精度1N。

实施例3

本实施例提供一种利用实施例1所述的排爆机器人夹持性能试验装置的方法，对待试验的排爆机器人的位移量进行测试：

2.1)将位移传感器安装到排爆机器人的机械手臂上，将被夹持物置于地面上，操纵排爆机器人的机械手臂夹起被夹持物并对位移传感器进行零点校正；

2.2)操纵排爆机器人的机械手臂升高，所述位移传感器将感测得到的排爆机器人的机械手臂的位移量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

2.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的位移量(可通过位移量图表的方式显示)，确定使机械手臂升高的过程中位移量。

在本实施例中，为了对装置的准确度进行实验，在步骤2.1)中，设置位移测试比对用仪器进行对比，步骤2.3)中将位移传感器感测到的位移量与通过位移测试比对用仪器测量得到的位移量(本实施例中为100mm)进行比较。结果显示，位移传感器感测到的位移量为100.5mm(相对偏差为0.5％)。

所述位移测试比对用仪器为钢直尺，量程为0-500mm。

实施例4

本实施例提供一种利用实施例1所述的排爆机器人夹持性能试验装置的方法，对待试验的排爆机器人的震动量进行测试：

3.1)将角速度传感器安装在排爆机器人的机械手臂上并进行零点校正后，操纵排爆机器人的机械手臂使之以设定的频率(如6次/分钟)在设定的维度上震动设定的时间(如1分钟)；

3.2)角速度传感器将感测到的震动量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

3.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的震动量，确定在震动过程中机械手臂的震动量。

在本实施例中，为了对装置的准确度进行实验，在步骤3.1)中，将机器人的机械手臂定位在限位工装中，并使排爆机器人的机械手臂使之以设定的频率震动接触限位工装的限位位置。步骤3.3)中将角速度传感器测到的震动量与震动限位工装的限位位移量的最大值(5mm)进行比较。结果显示角度传感器测得的震动量最大值为4.95mm(相对偏差为1.0％)。

需要说明的是，所述限位工装为钢结构体，可以分为两部分，两部分之间具有一定的间隙，间隙的大小可以调节。当两部分之间的间隙调整到所需的值时，可以通过紧固件将两部分的位置锁定，当机械手臂在其中进行运行时，受到限位工装两部分的限制，仅能在该间隙中进行工作，从而实现机械手臂在设定维度上的震动量的限制。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，包括前端传感器(1)、数据采集器及电气集成单元(4)、数据处理及显示终端(6)；所述前端传感器(1)包括压力传感器、位移传感器和角速度传感器；所述前端传感器(1)通讯连接于所述数据采集器及电气集成单元(4)，所述数据采集器及电气集成单元(4)通讯连接于所述数据处理及显示终端(6)。

2.根据权利要求1所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，还包括有测试支架(2)。

3.根据权利要求1所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，所述压力传感器采用压电式压力传感器。

4.根据权利要求1或3所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，所述压力传感器的量程为200N，可读0.1N。

5.根据权利要求1所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，所述角速度传感器的精度为20ppm。

6.根据权利要求1所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，所述位移传感器的量程为100mm，可读0.1mm。

7.根据权利要求1所述的排爆机器人夹持性能试验装置，其特征在于，所述数据采集器及电气集成单元主要由数据采集处理板卡、彩色液晶显示器、直流电源和电气控制箱组成，所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器通讯连接，所述直流电源和电气控制箱电性连接，所述电气控制箱电性连接于所述数据采集处理板卡和所述彩色液晶显示器。

8.一种利用权利要求1-7任一所述的排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的夹持力进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.1)将压力传感器安装在被夹持物的外表面，并位于受力轴线上，操纵排爆机器人的机械手臂夹持被夹持物，并对压力传感器进行零点校正；

1.2)控制调节减小机械手臂的开口尺寸使夹持力值增加，压力传感器同时将感测到的机械手臂的前端对被夹持物施加的压力变化并传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

1.3)读取数据处理及显示终端上所显示的压力传感器感测得到的压力变化，确定在使夹持力值增加的过程中的压力传感器所感测到的压力最大值。

9.一种利用权利要求1-7任一所述的排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的位移量进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.1)将位移传感器安装到排爆机器人的机械手臂上，将被夹持物置于地面上，操纵排爆机器人的机械手臂夹起被夹持物并对位移传感器进行零点校正；

2.2)操纵排爆机器人的机械手臂升高，所述位移传感器将感测得到的排爆机器人的机械手臂的位移量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

2.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的位移量，确定使机械手臂升高的过程中位移量。

10.一种利用权利要求1-7任一所述的排爆机器人夹持性能试验装置对排爆机器人的震动量进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.1)将角速度传感器安装在排爆机器人的机械手臂上并进行零点校正后，操纵排爆机器人的机械手臂使之以设定的频率在设定的维度上震动设定的时间；

3.2)角速度传感器将感测到的震动量传输至数据采集器及电气集成单元，所述数据采集器及电气集成单元传输至所述数据处理及显示终端；

3.3)通过读取数据处理及显示终端上显示的震动量，确定在震动过程中机械手臂的震动量。