CN110119541A - 一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置及控制系统，测试装置由机械臂、机械臂控制器、力传感器、末端工具、夹具、工作台组成，控制系统包括电脑显示屏翻转动作生成与控制模块、显示屏翻转角度数据检测模块、力传感器数据同步检测模块、转轴扭矩计算模块、机器人示教器端人机交互模块和数据存储模块。其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块规划得到的机械臂和末端工具的空间运动轨迹被划分为四段，分别为起始段运动轨迹L0、第一圆弧段运动轨迹L1、第二圆弧段运动轨迹L2、终止段运动轨迹L3。本发明显著提升了对于计算机产品中的转轴结构测试的通用性，可适用于双转轴结构、单转轴结构等不同的转轴类型，并适用于双转轴结构中转轴作用的不同先后次序，本发明使用安全性高，并可直接在工业机器人系统中应用并推广。
Description
技术领域
本发明涉及计算机产品测试领域，特别涉及一种用于笔记本电脑装置中的转轴结构力学性能检测的机器人测试装置及控制系统。
背景技术
计算机产品中转轴部件结构的力学性能，是计算机产品研发阶段与质检阶段重要的测试内容，对其测试需要专业的设备和方法。目前对于转轴结构力学性能检测的设备分为专用型和通用型两类，其中专用型设备的主要功能仅包括对转轴结构的扭矩、寿命等力学性能测试，例如专利ZL201010122696.7提供了一种平板电脑旋转轴测试机，申请号为201710001804.7的专利提供了一种笔记本电脑转轴测试设备，专利ZL201210295129.0提供了一种360度转轴耐久测试仪；另一类通用型设备，则可实现包括转轴结构力学性能检测等功能在内的多项计算机产品测试需求，此类设备技术的发展依托机器人技术的进步，例如专利ZL201410224644.9借助工业机器人的灵活运动能力，提供了一种基于机器人技术的计算机产品测试系统，并进而提出了根据机器人翻转笔记本电脑屏幕时其手腕扭矩传感器数值，来计算转轴结构扭矩数值的具体方法，对该测试系统进行适当改进或选装不同的配件，可用于其它不同类型的测试并从而实现对计算机产品的通用测试，例如将专利ZL201410224644.9中提供的测试系统及方法与专利ZL201410162670中提供的一种用于触控设备功能和性能的测试工具相结合，可实现对于计算机产品中触摸屏部件的性能测试。
如何基于机器人技术，来具体实施对计算机产品中转轴部件结构的力学性能的检测，是上述通用型设备中功能实现的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器人技术，对计算机产品中转轴部件结构的力学性能进行检测的测试装置与具体方法，进而利用机器人的可编程能力与灵活运动能力，实现对单转轴结构、双转轴结构等不同转轴类型、不同转轴尺寸参数规格等不同条件下的通用测试方法，以尽可能地提升测试设备的适用范围与通用性。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，由机械臂、机械臂控制器、力传感器、末端工具、夹具、工作台组成，用于对笔记本电脑中的转轴结构的力学性能进行检测，其特征在于：
夹具安装于工作台上，用于安装固定笔记本电脑的键盘板，机械臂安装于工作台或其它可安装台面上，用于生成力学性能检测所需的空间动作；力传感器用于实时检测运动过程中的受力，其一端与机械臂的末端法兰相连，另一端与末端工具相连，末端工具为一对夹片结构，用于随机械臂的动作而带动笔记本电脑显示屏的翻转；
安装固定于夹具上的笔记本电脑，其转轴结构的轴线方向标记为X向，垂直于笔记本电脑键盘板底面的方向标记为Z向，与X向和Z向同时垂直的方向标记为Y向；机械臂为六轴或六轴以上工业机器人，具有空间六自由度运动能力，其安装固定的约束条件为：使机械臂的主工作方向沿X向的正向，并使机械臂的底座平面与安装固定后的笔记本电脑键盘板底面相平行，并使机械臂的底座与夹具在X向不相交；夹具与机械臂在Z向的相对位置为：在机械臂沿Z向完全伸展开的情况下，夹具位于机械臂第一关节和第三关节位置间；所述X向的正向，标记为靠近笔记本电脑、远离机械臂的一侧，所述Z向的正向，标记为笔记本电脑键盘板的键盘按键一侧，所述Y向的正向，依据X向的正向和Z向的正向并通过右手法则确定，所述X向、Y向、Z向构成所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置的全局坐标系。
一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征在于，其形式为运行于机械臂控制器中的软件，包括电脑显示屏翻转动作生成与控制模块、显示屏翻转角度数据检测模块、力传感器数据同步检测模块、转轴扭矩计算模块、机器人示教器端人机交互模块和数据存储模块；其中，
电脑显示屏翻转动作生成与控制模块负责规划并实时调整机械臂的空间运动轨迹，用以生成并实现笔记本电脑显示屏的翻转动作，该模块接收来自数据存储模块的测试状态数据、测试参数，并接收来自机器人示教器端人机交互模块的实时实验指令；
显示屏翻转角度数据检测模块负责检测笔记本电脑显示屏与键盘板之间的当前夹角，用以描述转轴结构的当前旋转角度值θ，检测得到的某一时刻t的显示屏翻转角度数值θt，被发送至数据存储模块；
力传感器数据同步检测模块负责设置与提取力传感器的检测数据F，并将时刻t所对应的力数据Ft发送至数据存储模块；
转轴扭矩计算模块负责根据某时刻t已获取的检测数据，计算转轴结构在该时刻t的扭矩值Tt，该模块接收来自数据存储模块的已做同步处理的检测数据、实验参数数据，并将计算获得的该时刻t对应的转轴扭矩数据Tt存储至数据存储模块；
机器人示教器端人机交互模块负责提供图形化的交互界面，为用户提供输入输出方式，所述图形化的交互界面显示在机械臂控制器所含的示教器显示屏上，该模块接收来自数据存储模块的待显示的数据，并将用户测试前预先输入的检测参数发送至数据存储模块，将用户实时发出的检测指令发送至电脑显示屏翻转动作生成与控制模块；
数据存储模块负责存储和维护测试所需的各类数据，并为其它各模块间进行数据交互与共享提供服务。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所包含的各软件模块，以多任务的形式并行运行，并构成多任务软件体系；其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块为主功能模块，其运行在整体软件的完整运行阶段，在多任务软件体系中设计为主任务；显示屏翻转角度数据检测模块、力传感器数据同步检测模块、数据存储模块均为高实时性的软件模块，这类软件模块单次任务处理时间短，但需要周期式反复运行，采用按预设时间间隔周期化运行的方式设计和调度，在多任务软件体系中设计为高优先级任务；转轴扭矩计算模块、机器人示教器端人机交互模块均为低实时性的软件模块，在多任务软件体系中设计为低优先级任务。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块分四个步骤对机械臂和末端工具的空间运动轨迹进行规划，即由该模块规划得到的机械臂和末端工具的空间运动轨迹被划分为四段，分别为起始段运动轨迹L0、第一圆弧段运动轨迹L1、第二圆弧段运动轨迹L2、终止段运动轨迹L3；
所述起始段运动轨迹L0为程序启动运行后单次执行的动作，用于控制末端工具先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；
所述第一圆弧段运动轨迹L1为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c1，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta0，终止于位姿pWorkInnerTheta1，末端工具沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；
所述第二圆弧段运动轨迹L2为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c2，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta1，终止于位姿pWorkInnerTheta2，末端工具沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；
所述终止段运动轨迹L3为程序运行结束前的单次执行的动作，用于控制末端工具从当前位姿运动到位姿pBaseOuter；
所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2，根据预设的翻转测试次数TestNum循环往复执行，每单次循环均先沿L1正向、L2正向运动，再沿L2反向、L1反向运动，直至循环TestNum次或接收到用户实时发出的结束运行指令；所述TestNum为用户预先输入的值。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块生成的轨迹，以测试前预先计算得到的多个空间位姿值为控制姿态，包括基准位姿pBase、位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter、位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2；
所述位姿均包括位置属性值和姿态属性值，位置属性分为X向、Y向、Z向的分量值，姿态属性分为绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值；
所述基准位姿pBase，其姿态绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值均为0，即其姿态与全局坐标系一致，其位置位于转轴结构与笔记本电脑键盘板相连接的转轴轴线上，且在X向的位置为夹具外边界最靠近机械臂处；
所述多个位姿间的相互关系为：
位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter这三组位姿的姿态，均与基准位姿pBase的姿态相同，且Y向、Z向的位置均相同，即均位于转轴结构与笔记本电脑键盘板相连接的转轴轴线上，X向的位置关系为，
位姿pBaseSafe的X向位置值=基准位姿pBase的X向位置值–预设值para1，
位姿pBaseOuter的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值–预设值para2，
位姿pBaseInner的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值+预设值para3，
其中预设值para1为预先设定的定值，其目的是使得末端工具运行至位姿pBaseSafe处时，接近夹具的边界但不与夹具发生碰撞，
其中预设值para2为预先设定的定值，其目的是使得末端工具运行至位姿pBaseOuter处时，周边有较为充足的空间，以保障后续在该区域附近的动作调整更加安全，
其中预设值para3为预先设定的定值，其目的是使得末端工具运行至位姿pBaseInner的X向位置值处时，末端工具中的夹片结构与笔记本电脑显示屏产生有效夹持。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2具有如下特征：
所述位姿pWorkInner的姿态与基准位姿pBase的姿态相同，位姿pWorkInner的位置值为，
位姿pWorkInner的X向位置值=位姿pBaseInner的X向位置值，
位姿pWorkInner的Y向位置值=位姿pBaseInner的Y向位置值+输入值UserInput1，
位姿pWorkInner的Z向位置值=位姿pBaseInner的Z向位置值+输入值UserInput2，
其中输入值UserInput1为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑显示屏中垂直于转轴方向的宽度值，目的是使得在笔记本电脑显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Y向位置位于笔记本电脑显示屏的边角处，
其中输入值UserInput2为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑中转轴结构的高度，目的是使得在笔记本电脑显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Z向位置与笔记本电脑显示屏近似等高；
所述位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2这三组位姿的X向位置值，均与位姿pBaseInner的X向位置值相同，这三组位姿的姿态和其它位置按如下两种情况获得；
情况一为，转轴结构的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，转轴结构的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，此种情况下，将p1设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p2设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
情况二为，转轴结构的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，转轴结构的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，此种情况下，将p2设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p1设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
所述情况一和所述情况二中，其中p1为转轴结构与笔记本电脑显示屏相连接的转轴轴线，p2为转轴结构与笔记本电脑键盘板相连接的转轴轴线；即若p1和p2不重合，则转轴结构为双转轴结构类型，p1和p2的间距即为双转轴的间距，Theta1即为双转轴切换作用的临界角度；若p1和p2重合，则转轴结构为常规的单转轴结构类型，此时将Theta1预设为180°；
若符合所述情况一，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p2轴旋转（Theta2-Theta1）角度，
若符合所述情况二，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p1轴旋转（Theta2-Theta1）角度，
所述情况一和所述情况二中，Theta0为单次测试的最小翻转角度，Theta2为单次测试的最大翻转角度，即Theta0<Theta2，且区间{Theta0,Theta2}为单次测试的翻转角度区间；若对于Theta1，有Theta0<Theta1<Theta2，则区间{Theta0,Theta2}被划分为两个子区间{Theta0,Theta1}和{Theta1,Theta2}，所述两个子区间分别对应末端工具的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2；若对于Theta1，有Theta1≤Theta0，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具的第二圆弧段运动轨迹L2，且末端工具的第一圆弧段运动轨迹L1为空；若对于Theta1，有Theta1≥Theta2，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具的第一圆弧段运动轨迹L1，且第二圆弧段运动轨迹L2为空。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块生成的轨迹，若转轴结构为双转轴结构类型，则其中第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2在位姿pWorkInnerTheta1处相连续，
且笔记本电脑显示屏仅沿p1旋转时，所属的末端工具运动轨迹为正圆弧，圆弧半径为所述输入值UserInput1，所述正圆弧指位置轨迹为正圆且姿态轨迹指向圆心，
且笔记本电脑显示屏仅沿p2旋转时，则所属的末端工具运动轨迹为非正圆弧；
若笔记本电脑显示屏仅沿p2旋转时，存在正圆弧轨迹L_Temp，且L_Temp与此时末端工具的非正圆弧运动轨迹存在映射关系，即对于转轴结构的当前旋转角度值θ，有L_Temp在θ的位姿为由末端工具的非正圆弧在θ的位姿沿X轴逆时针旋转θ_Hinge得到，所述θ_Hinge=atan(UserInput2 / UserInput1)，所述正圆弧轨迹L_Temp的圆弧半径为sqrt(UserInput1×UserInput1+ UserInput2×UserInput2)；
上述讨论并构造正圆弧的目的在于，使得所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2易于编程实现，且适于转轴结构为双转轴结构类型的情形。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块规划得到的起始段运动轨迹L0和终止段运动轨迹L3还具有如下特征：
所述起始段运动轨迹L0控制末端工具先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的具体过程为，获取程序启动时的末端工具的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseSafe，随后运动至位姿pWorkInnerTheta0Safe，再以慢速运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；所述位姿pWorkInnerTheta0Safe的X向位置值与位姿pBaseSafe的X向位置值相同，其姿态值及其余方向的位置值均与至位姿pWorkInnerTheta0的相应属性值相同；该轨迹的设计目的是使得程序启动后，末端工具能安全无碰撞地运行至位姿pBaseSafe，并在运行至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的过程中，为用户预留充分的程序运行状态监测与操作时间；
所述终止段运动轨迹L3控制末端工具从当前位姿运动到位姿pBaseOuter的具体过程为，获取终止段运动轨迹L3起始时的末端工具的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseOuter；该轨迹的设计目的是使得末端工具能顺利地与笔记本电脑显示屏相脱离，并安全地回到位姿pBaseOuter。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征在于，所述显示屏翻转角度数据检测模块，其用于检测显示屏翻转角度数据的方法有三种，方法一是在笔记本电脑显示屏外壳上安装陀螺仪，并通过陀螺仪检测得到的空间姿态变化计算显示屏翻转角度，此种方法最为精确；方法二是通过获取末端工具的当前空间姿态，并以此估算显示屏翻转角度，其中末端工具的当前空间姿态的获取有直接法和间接法两种，直接法为通过机械臂当前空间姿态计算得到，间接法为通过检测电脑显示屏翻转动作生成与控制模块生成的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2中的当前实际已运行比例来估算。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，其特征在于，所述末端工具为一对夹片结构，该对夹片的间距大于笔记本电脑显示屏的厚度，并被设计为笔记本电脑显示屏厚度的1.5倍至2倍；夹片末端依据求选装弹性材料，用以模拟不同的细分测试类别；
安装弹性材料，以使得末端工具的两个夹片同时与笔记本电脑显示屏接触，用以模拟用户使用双手指夹持笔记本电脑显示屏并翻转的操作，这种方式下末端工具与笔记本电脑显示屏间的作用力的变化较为平滑；
不安装弹性材料，以使得末端工具的两个夹片在同一时刻至多有一个与笔记本电脑显示屏接触，用以模拟用户使用单手指翻转笔记本电脑显示屏的操作，这种方式下末端工具与笔记本电脑显示屏间的作用力存在推动、不接触、托放这三种形式并在此三种形式间持续切换。
综上，本发明具有如下技术特点及有益效果：
（1）显著提升了对于计算机产品中的转轴结构测试的通用性。本发明所提供的测试装置及控制系统方案，可适用于双转轴结构、单转轴结构等不同的转轴类型，可适用于双转轴结构中的转轴作用的不同先后次序类型，可适用于双转轴结构中的不同尺寸规格；能够同时适用于多种上述规格与作用特点的转轴结构的力学性能测试，是目前已有技术所不具备的。
（2）控制系统方案可直接应用于主流的工业机器人系统，有助于其推广应用。现有的主流商用工业机器人产品，大多为6自由度的机械臂，其标准运动轨迹由空间线段和空间正圆弧组成，本发明所提供的控制系统方案中，其所生成的运动轨迹，均由两空间位姿间的线段式运动、空间正圆弧运动，以及与空间正圆弧关联的空间曲线所构成，这非常有益于在工业机器人系统中的编程实现；此外，本发明中用于生成运动轨迹所需的多个空间位姿，均基于全局坐标系，这同样非常有益于在工业机器人系统中编程实现。
（3）使用安全性高。本发明所提供的方案基于机器人技术，尽管依托机器人具有灵活运动能力的特点，实现了对于转轴结构测试通用性的显著提升，但机器人运动范围大、且运动学存在多个反解导致运动轨迹非唯一等问题，对使用安全具有较高要求。本发明所提供的方案中，既考虑了在测试过程被临时中断或从中间状态重新运行等情况下，机械臂及末端工具的安全无碰撞退出工作区域，也考虑了在初始对基准时及基准复位操作时所需的安全空间区域，并考虑了末端工具与笔记本电脑显示屏从未接触到发生相接作用时的低速度要求；因此本发明方案中的上述措施，充分保证了使用安全。
附图说明
图1为所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置的示意图，其中图(a)和图(b)分别为两个视角下的示意图；
图2为所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统的软件模块组成图；
图3为所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块的四个步骤的示意图；
图4为所述位姿pBase、位姿pBaseSafe、位姿pBaseOuter、位姿pBaseInner间相互关系示意图；
图5为所述位姿pWorkInner与位姿pBaseInner间位姿关系的示意图；
图6为所述位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2、位姿pWorkInner间相互关系示意图，其中图(a)为先沿p1旋转再沿p2旋转的示意图，图(b)为先沿p2旋转再沿p1旋转的示意图；
图7为先沿p1旋转再沿p2旋转情况下，所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2的示意图；
图8为所述起始段运动轨迹L0的路径示意图；
图9为所述起始段运动轨迹L3的路径示意图；
图10为所述末端工具的结构示意图，其中图(a)为其安装有弹性材料的示意图，图(b)为其未安装有弹性材料的示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
如图1（a）所示，一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，由机械臂1、机械臂控制器2、力传感器3、末端工具4、夹具5、工作台6组成，用于对笔记本电脑7中的转轴结构71的力学性能进行检测，其特征在于：
夹具5安装于工作台6上，用于安装固定笔记本电脑7的键盘板，机械臂1安装于工作台6或其它可安装台面上，用于生成力学性能检测所需的空间动作；力传感器3用于实时检测运动过程中的受力，其一端与机械臂1的末端法兰相连，另一端与末端工具4相连，末端工具4为一对夹片结构，用于随机械臂1的动作而带动笔记本电脑7显示屏的翻转；
安装固定于夹具5上的笔记本电脑7，其转轴结构71的轴线方向标记为X向，垂直于笔记本电脑7键盘板底面的方向标记为Z向，与X向和Z向同时垂直的方向标记为Y向；机械臂1为六轴或六轴以上工业机器人，具有空间六自由度运动能力，如图1（b）所示，其安装固定的约束条件为：使机械臂1的主工作方向沿X向的正向，并使机械臂1的底座平面与安装固定后的笔记本电脑7键盘板底面相平行，并使机械臂1的底座与夹具5在X向不相交；夹具5与机械臂1在Z向的相对位置为：在机械臂1沿Z向完全伸展开的情况下，夹具5位于机械臂1第一关节和第三关节位置间；所述X向的正向，标记为靠近笔记本电脑7、远离机械臂1的一侧，所述Z向的正向，标记为笔记本电脑7键盘板的键盘按键一侧，所述Y向的正向，依据X向的正向和Z向的正向并通过右手法则确定，所述X向、Y向、Z向构成所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置的全局坐标系。
如图2所示，一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征在于，其形式为运行于机械臂控制器2中的软件，包括电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21、显示屏翻转角度数据检测模块22、力传感器数据同步检测模块23、转轴扭矩计算模块24、机器人示教器端人机交互模块25和数据存储模块26；其中，
电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21负责规划并实时调整机械臂1的空间运动轨迹，用以生成并实现笔记本电脑显示屏的翻转动作，该模块接收来自数据存储模块26的测试状态数据、测试参数，并接收来自机器人示教器端人机交互模块25的实时实验指令；
显示屏翻转角度数据检测模块22负责检测笔记本电脑显示屏与键盘板之间的当前夹角，用以描述转轴结构71的当前旋转角度值θ，检测得到的某一时刻t的显示屏翻转角度数值θt，被发送至数据存储模块26；
力传感器数据同步检测模块23负责设置与提取力传感器3的检测数据F，并将时刻t所对应的力数据Ft发送至数据存储模块26；
转轴扭矩计算模块24负责根据某时刻t已获取的检测数据，计算转轴结构71在该时刻t的扭矩值Tt，该模块接收来自数据存储模块26的已做同步处理的检测数据、实验参数数据，并将计算获得的该时刻t对应的转轴扭矩数据Tt存储至数据存储模块26；
机器人示教器端人机交互模块25负责提供图形化的交互界面，为用户提供输入输出方式，所述图形化的交互界面显示在机械臂控制器2所含的示教器显示屏上，该模块接收来自数据存储模块26的待显示的数据，并将用户测试前预先输入的检测参数发送至数据存储模块26，将用户实时发出的检测指令发送至电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21；
数据存储模块26负责存储和维护测试所需的各类数据，并为其它各模块间进行数据交互与共享提供服务。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，所包含的各软件模块，以多任务的形式并行运行，并构成多任务软件体系；其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21为主功能模块，其运行在整体软件的完整运行阶段，在多任务软件体系中设计为主任务；显示屏翻转角度数据检测模块22、力传感器数据同步检测模块23、数据存储模块26均为高实时性的软件模块，这类软件模块单次任务处理时间短，但需要周期式反复运行，采用按预设时间间隔周期化运行的方式设计和调度，在多任务软件体系中设计为高优先级任务；转轴扭矩计算模块24、机器人示教器端人机交互模块25均为低实时性的软件模块，在多任务软件体系中设计为低优先级任务。
如图3所示，所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其中的电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21分四步对机械臂1和末端工具4的空间运动轨迹进行规划，即由该模块规划得到的机械臂1和末端工具4的空间运动轨迹被划分为四段，分别为起始段运动轨迹L0、第一圆弧段运动轨迹L1、第二圆弧段运动轨迹L2、终止段运动轨迹L3；
如图3和图8所示，所述起始段运动轨迹L0为程序启动运行后单次执行的动作，用于控制末端工具4先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；
如图3、图6和图7所示，所述第一圆弧段运动轨迹L1为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c1，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta0，终止于位姿pWorkInnerTheta1，末端工具4沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；所述第一圆弧段运动轨迹L1可进一步细分为m段子圆弧轨迹段{ L1子轨迹1，……，L1子轨迹m}，细分的目的在于可实现更为精细地监控和调整末端工具沿第一圆弧段运动轨迹L1运行时的位置、速度数值及精度；
如图3、图6和图7所示，所述第二圆弧段运动轨迹L2为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c2，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta1，终止于位姿pWorkInnerTheta2，末端工具4沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；所述第二圆弧段运动轨迹L2可进一步细分为n段子圆弧轨迹段{ L2子轨迹1，……，L2子轨迹n}，细分的目的在于可实现更为精细地监控和调整末端工具沿第二圆弧段运动轨迹L2运行时的位置、速度数值及精度；
如图3和图9所示，所述终止段运动轨迹L3为程序运行结束前的单次执行的动作，用于控制末端工具4从当前位姿运动到位姿pBaseOuter；
如图3所示，所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2，根据预设的翻转测试次数TestNum循环往复执行，每单次循环均先沿L1正向、L2正向运动，再沿L2反向、L1反向运动，直至循环TestNum次或接收到用户实时发出的结束运行指令；所述TestNum为用户预先输入的值。
如图4、图5和图6所示，所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21生成的轨迹，以测试前预先计算得到的多个空间位姿值为控制姿态，包括基准位姿pBase、位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter、位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2；
所述位姿均包括位置属性值和姿态属性值，位置属性分为X向、Y向、Z向的分量值，姿态属性分为绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值；
如图4所示，所述基准位姿pBase，其姿态绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值均为0，即其姿态与全局坐标系一致，其位置位于转轴结构71与笔记本电脑7键盘板相连接的转轴轴线上，且在X向的位置为夹具5外边界最靠近机械臂1处；
所述多个位姿间的相互关系为：
位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter这三组位姿的姿态，均与基准位姿pBase的姿态相同，且Y向、Z向的位置均相同，即均位于转轴结构71与笔记本电脑7键盘板相连接的转轴轴线上，X向的位置关系为，
位姿pBaseSafe的X向位置值=基准位姿pBase的X向位置值–预设值para1，
位姿pBaseOuter的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值–预设值para2，
位姿pBaseInner的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值+预设值para3，
其中预设值para1为预先设定的定值，其目的是使得末端工具4运行至位姿pBaseSafe处时，接近夹具5的边界但不与夹具5发生碰撞，
其中预设值para2为预先设定的定值，其目的是使得末端工具4运行至位姿pBaseOuter处时，周边有较为充足的空间，以保障后续在该区域附近的动作调整更加安全，
其中预设值para3为预先设定的定值，其目的是使得末端工具4运行至位姿pBaseInner的X向位置值处时，末端工具4中的夹片结构与笔记本电脑7显示屏产生有效夹持。
如图5和图6所示，所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2具有如下特征：
如图5所示，所述位姿pWorkInner的姿态与基准位姿pBase的姿态相同，位姿pWorkInner的位置值为，
位姿pWorkInner的X向位置值=位姿pBaseInner的X向位置值，
位姿pWorkInner的Y向位置值=位姿pBaseInner的Y向位置值+输入值UserInput1，
位姿pWorkInner的Z向位置值=位姿pBaseInner的Z向位置值+输入值UserInput2，
其中输入值UserInput1为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑7显示屏中垂直于转轴方向的宽度值，目的是使得在笔记本电脑7显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Y向位置位于笔记本电脑7显示屏的边角处，
其中输入值UserInput2为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑7中转轴结构71的高度，目的是使得在笔记本电脑7显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Z向位置与笔记本电脑7显示屏近似等高；
如图6所示，所述位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2这三组位姿的X向位置值，均与位姿pBaseInner的X向位置值相同，这三组位姿的姿态和其它位置按如下两种情况获得；
如图6(a)所示，情况一为，转轴结构71的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，转轴结构71的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，此种情况下，将p1设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p2设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
如图6(b)所示，情况二为，转轴结构71的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，转轴结构71的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，此种情况下，将p2设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p1设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
所述情况一和所述情况二中，其中p1为转轴结构71与笔记本电脑7显示屏相连接的转轴轴线，p2为转轴结构71与笔记本电脑7键盘板相连接的转轴轴线；即若p1和p2不重合，则转轴结构71为双转轴结构类型，p1和p2的间距即为双转轴的间距，Theta1即为双转轴切换作用的临界角度；若p1和p2重合，则转轴结构71为常规的单转轴结构类型，此时将Theta1预设为180°；
若符合所述情况一，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p2轴旋转Theta2-Theta1角度，
若符合所述情况二，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p1轴旋转Theta2-Theta1角度，
所述情况一和所述情况二中，Theta0为单次测试的最小翻转角度，Theta2为单次测试的最大翻转角度，即Theta0<Theta2，且区间{Theta0,Theta2}为单次测试的翻转角度区间；若对于Theta1，有Theta0<Theta1<Theta2，则区间{Theta0,Theta2}被划分为两个子区间{Theta0,Theta1}和{Theta1,Theta2}，所述两个子区间分别对应末端工具4的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2，其中所述情况一对应的图例如图7所示；若对于Theta1，有Theta1≤Theta0，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具4的第二圆弧段运动轨迹L2，且末端工具4的第一圆弧段运动轨迹L1为空；若对于Theta1，有Theta1≥Theta2，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具4的第一圆弧段运动轨迹L1，且末端工具4的第二圆弧段运动轨迹L2为空。
例如，若Theta0=5°，Theta1=180°，Theta2=355°，则单次测试的翻转角度区间为{5°,355°}，并进而被划分为两个子区间{5°,180°}和{180°, 355°}，这两个子区间分别对应第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2；
再例如，若Theta0=200°，Theta1=180°，Theta2=355°，则单次测试的翻转角度区间为{200°,355°}，该区间不再划分子区间，并直接对应于第二圆弧段运动轨迹L2；
再例如，若Theta0=5°，Theta1=180°，Theta2=175°，则单次测试的翻转角度区间为{5°,175°}，该区间不再划分子区间，并直接对应于第一圆弧段运动轨迹L1。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21生成的轨迹，若转轴结构71为双转轴结构类型，则其中第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2在位姿pWorkInnerTheta1处相连续，
且笔记本电脑7显示屏仅沿p1旋转时，所属的末端工具4运动轨迹为正圆弧，圆弧半径为所述输入值UserInput1，所述正圆弧指位置轨迹为正圆且姿态轨迹指向圆心，
且笔记本电脑7显示屏仅沿p2旋转时，则所属的末端工具4运动轨迹为非正圆弧；
如图7所示，若笔记本电脑7显示屏仅沿p2旋转时，存在正圆弧轨迹L_Temp，且L_Temp与此时末端工具4的非正圆弧运动轨迹存在映射关系，即对于转轴结构71的当前旋转角度值θ，有L_Temp在θ的位姿为由末端工具4的非正圆弧在θ的位姿沿X轴逆时针旋转θ_Hinge得到，所述θ_Hinge=atan(UserInput2/ UserInput1)，所述正圆弧轨迹L_Temp的圆弧半径为sqrt(UserInput1×UserInput1+ UserInput2×UserInput2)；
上述讨论并构造正圆弧的目的在于，使得所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2易于编程实现，且适于转轴结构71为双转轴结构类型的情形。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21规划得到的起始段运动轨迹L0和终止段运动轨迹L3还具有如下特征：
如图8所示，所述起始段运动轨迹L0控制末端工具4先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的具体过程为，获取程序启动时的末端工具4的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具4的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseSafe，随后运动至位姿pWorkInnerTheta0Safe，再以慢速运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；所述位姿pWorkInnerTheta0Safe的X向位置值与位姿pBaseSafe的X向位置值相同，其姿态值及其余方向的位置值均与至位姿pWorkInnerTheta0的相应属性值相同；该轨迹的设计目的是使得程序启动后，末端工具4能安全无碰撞地运行至位姿pBaseSafe，并在运行至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的过程中，为用户预留充分的程序运行状态监测与操作时间；
如图9所示，所述终止段运动轨迹L3控制末端工具4从当前位姿运动到位姿pBaseOuter的具体过程为，获取终止段运动轨迹L3起始时的末端工具4的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具4的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseOuter；该轨迹的设计目的是使得末端工具4能顺利地与笔记本电脑7显示屏相脱离，并安全地回到位姿pBaseOuter。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述显示屏翻转角度数据检测模块22，其用于检测显示屏翻转角度数据的方法有三种，方法一是在笔记本电脑7显示屏外壳上安装陀螺仪，并通过陀螺仪检测得到的空间姿态变化计算显示屏翻转角度，此种方法最为精确；方法二是通过获取末端工具4的当前空间姿态，并以此估算显示屏翻转角度，其中末端工具4的当前空间姿态的获取有直接法和间接法两种，直接法为通过机械臂1当前空间姿态计算得到，间接法为通过检测电脑显示屏翻转动作生成与控制模块21生成的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2中的当前实际已运行比例来估算。
所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，其特征还在于，所述末端工具4为一对夹片结构，该对夹片的间距大于笔记本电脑7显示屏的厚度，并被设计为笔记本电脑7显示屏厚度的1.5倍至2倍；夹片末端依据测试需求，选装弹性材料，用以模拟不同的细分测试类别；
图10（a）所示为末端工具4夹片结构安装弹性材料情况下的结构及作用示意图，所安装的弹性材料使得末端工具4的两个夹片同时与笔记本电脑7显示屏接触，用以模拟用户使用双手指夹持笔记本电脑7显示屏并翻转的操作，这种方式下末端工具4与笔记本电脑7显示屏间的作用力的变化较为平滑；
图10（b）所示为末端工具4夹片结构不安装弹性材料情况下的结构及作用示意图，这种情况下末端工具4的两个夹片在同一时刻至多有一个与笔记本电脑7显示屏接触，用以模拟用户使用单手指翻转笔记本电脑7显示屏的操作，这种方式下末端工具4与笔记本电脑7显示屏间的作用力存在推动、不接触、托放这三种形式并在此三种形式间持续切换。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构及控制方式做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，由机械臂（1）、机械臂控制器（2）、力传感器（3）、末端工具（4）、夹具（5）、工作台（6）组成，用于对笔记本电脑（7）中的转轴结构（71）的力学性能进行检测，其特征在于：
夹具（5）安装于工作台（6）上，用于安装固定笔记本电脑（7）的键盘板，机械臂（1）安装于工作台（6）或其它可安装台面上，用于生成力学性能检测所需的空间动作；力传感器（3）用于实时检测运动过程中的受力，其一端与机械臂（1）的末端法兰相连，另一端与末端工具（4）相连，末端工具（4）为一对夹片结构，用于随机械臂（1）的动作而带动笔记本电脑（7）显示屏的翻转；
安装固定于夹具（5）上的笔记本电脑（7），其转轴结构（71）的轴线方向标记为X向，垂直于笔记本电脑（7）键盘板底面的方向标记为Z向，与X向和Z向同时垂直的方向标记为Y向；机械臂（1）为六轴或六轴以上工业机器人，具有空间六自由度运动能力，其安装固定的约束条件为：使机械臂（1）的主工作方向沿X向的正向，并使机械臂（1）的底座平面与安装固定后的笔记本电脑（7）键盘板底面相平行，并使机械臂（1）的底座与夹具（5）在X向不相交；夹具（5）与机械臂（1）在Z向的相对位置为：在机械臂（1）沿Z向完全伸展开的情况下，夹具（5）位于机械臂（1）第一关节和第三关节位置间；所述X向的正向，标记为靠近笔记本电脑（7）、远离机械臂（1）的一侧，所述Z向的正向，标记为笔记本电脑（7）键盘板的键盘按键一侧，所述Y向的正向，依据X向的正向和Z向的正向并通过右手法则确定，所述X向、Y向、Z向构成所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置的全局坐标系。
2.一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征在于，其形式为运行于机械臂控制器（2）中的软件，包括电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）、显示屏翻转角度数据检测模块（22）、力传感器数据同步检测模块（23）、转轴扭矩计算模块（24）、机器人示教器端人机交互模块（25）和数据存储模块（26）；其中，
电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）负责规划并实时调整机械臂（1）的空间运动轨迹，用以生成并实现笔记本电脑显示屏的翻转动作，该模块接收来自数据存储模块（26）的测试状态数据、测试参数，并接收来自机器人示教器端人机交互模块（25）的实时实验指令；
显示屏翻转角度数据检测模块（22）负责检测笔记本电脑显示屏与键盘板之间的当前夹角，用以描述转轴结构（71）的当前旋转角度值θ，检测得到的某一时刻t的显示屏翻转角度数值θt，被发送至数据存储模块（26）；
力传感器数据同步检测模块（23）负责设置与提取力传感器（3）的检测数据F，并将时刻t所对应的力数据Ft发送至数据存储模块（26）；
转轴扭矩计算模块（24）负责根据某时刻t已获取的检测数据，计算转轴结构（71）在该时刻t的扭矩值Tt，该模块接收来自数据存储模块（26）的已做同步处理的检测数据、实验参数数据，并将计算获得的该时刻t对应的转轴扭矩数据Tt存储至数据存储模块（26）；
机器人示教器端人机交互模块（25）负责提供图形化的交互界面，为用户提供输入输出方式，所述图形化的交互界面显示在机械臂控制器（2）所含的示教器显示屏上，该模块接收来自数据存储模块（26）的待显示的数据，并将用户测试前预先输入的检测参数发送至数据存储模块（26），将用户实时发出的检测指令发送至电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）；
数据存储模块（26）负责存储和维护测试所需的各类数据，并为其它各模块间进行数据交互与共享提供服务。
3.权利要求2所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所包含的各软件模块，以多任务的形式并行运行，并构成多任务软件体系；其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）为主功能模块，其运行在整体软件的完整运行阶段，在多任务软件体系中设计为主任务；显示屏翻转角度数据检测模块（22）、力传感器数据同步检测模块（23）、数据存储模块（26）均为高实时性的软件模块，这类软件模块单次任务处理时间短，但需要周期式反复运行，采用按预设时间间隔周期化运行的方式设计和调度，在多任务软件体系中设计为高优先级任务；转轴扭矩计算模块（24）、机器人示教器端人机交互模块（25）均为低实时性的软件模块，在多任务软件体系中设计为低优先级任务。
4.权利要求2所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）分四个步骤对机械臂（1）和末端工具（4）的空间运动轨迹进行规划，即由该模块规划得到的机械臂（1）和末端工具（4）的空间运动轨迹被划分为四段，分别为起始段运动轨迹L0、第一圆弧段运动轨迹L1、第二圆弧段运动轨迹L2、终止段运动轨迹L3；
所述起始段运动轨迹L0为程序启动运行后单次执行的动作，用于控制末端工具（4）先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；
所述第一圆弧段运动轨迹L1为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c1，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta0，终止于位姿pWorkInnerTheta1，末端工具（4）沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；
所述第二圆弧段运动轨迹L2为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c2，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta1，终止于位姿pWorkInnerTheta2，末端工具（4）沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；
所述终止段运动轨迹L3为程序运行结束前的单次执行的动作，用于控制末端工具（4）从当前位姿运动到位姿pBaseOuter；
所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2，根据预设的翻转测试次数TestNum循环往复执行，每单次循环均先沿L1正向、L2正向运动，再沿L2反向、L1反向运动，直至循环TestNum次或接收到用户实时发出的结束运行指令；所述TestNum为用户预先输入的值。
5.权利要求4所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）生成的轨迹，以测试前预先计算得到的多个空间位姿值为控制姿态，包括基准位姿pBase、位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter、位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2；
所述位姿均包括位置属性值和姿态属性值，位置属性分为X向、Y向、Z向的分量值，姿态属性分为绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值；
所述基准位姿pBase，其姿态绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值均为0，即其姿态与全局坐标系一致，其位置位于转轴结构（71）与笔记本电脑（7）键盘板相连接的转轴轴线上，且在X向的位置为夹具（5）外边界最靠近机械臂（1）处；
所述多个位姿间的相互关系为：
位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter这三组位姿的姿态，均与基准位姿pBase的姿态相同，且Y向、Z向的位置均相同，即均位于转轴结构（71）与笔记本电脑（7）键盘板相连接的转轴轴线上，X向的位置关系为，
位姿pBaseSafe的X向位置值=基准位姿pBase的X向位置值–预设值para1,
位姿pBaseOuter的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值–预设值para2，
位姿pBaseInner的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值+预设值para3，
其中预设值para1为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseSafe处时，接近夹具（5）的边界但不与夹具（5）发生碰撞，
其中预设值para2为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseOuter处时，周边有较为充足的空间，以保障后续在该区域附近的动作调整更加安全，
其中预设值para3为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseInner的X向位置值处时，末端工具（4）中的夹片结构与笔记本电脑（7）显示屏产生有效夹持。
6.权利要求5所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2具有如下特征：
所述位姿pWorkInner的姿态与基准位姿pBase的姿态相同，位姿pWorkInner的位置值为，
位姿pWorkInner的X向位置值=位姿pBaseInner的X向位置值，
位姿pWorkInner的Y向位置值=位姿pBaseInner的Y向位置值+输入值UserInput1，
位姿pWorkInner的Z向位置值=位姿pBaseInner的Z向位置值+输入值UserInput2，
其中输入值UserInput1为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑（7）显示屏中垂直于转轴方向的宽度值，目的是使得在笔记本电脑（7）显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Y向位置位于笔记本电脑（7）显示屏的边角处，
其中输入值UserInput2为用户输入的参数，其设置的依据为参照笔记本电脑（7）中转轴结构（71）的高度，目的是使得在笔记本电脑（7）显示屏完全闭合的情况下，位姿pWorkInner的Z向位置与笔记本电脑（7）显示屏近似等高；
所述位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2这三组位姿的X向位置值，均与位姿pBaseInner的X向位置值相同，这三组位姿的姿态和其它位置按如下两种情况获得；
情况一为，转轴结构（71）的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，转轴结构（71）的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，此种情况下，将p1设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p2设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
情况二为，转轴结构（71）的当前旋转角度值θ<Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p2旋转，转轴结构（71）的当前旋转角度值θ≥Theta1时，笔记本电脑显示屏沿p1旋转，此种情况下，将p2设置为所述第一圆弧段运动轨迹L1的圆弧轴线c1，将p1设置为所述第二圆弧段运动轨迹L2的圆弧轴线c2；
所述情况一和所述情况二中，其中p1为转轴结构（71）与笔记本电脑（7）显示屏相连接的转轴轴线，p2为转轴结构（71）与笔记本电脑（7）键盘板相连接的转轴轴线；即若p1和p2不重合，则转轴结构（71）为双转轴结构类型，p1和p2的间距即为双转轴的间距，Theta1即为双转轴切换作用的临界角度；若p1和p2重合，则转轴结构（71）为常规的单转轴结构类型，此时将Theta1预设为180°；
若符合所述情况一，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p1轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p2轴旋转（Theta2-Theta1）角度，
若符合所述情况二，则有，
位姿pWorkInnerTheta0=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta0角度，
位姿pWorkInnerTheta1=位姿pWorkInner沿p2轴旋转Theta1角度，
位姿pWorkInnerTheta2=位姿pWorkInnerTheta1沿p1轴旋转（Theta2-Theta1）角度，
所述情况一和所述情况二中，Theta0为单次测试的最小翻转角度，Theta2为单次测试的最大翻转角度，即Theta0<Theta2，且区间{Theta0,Theta2}为单次测试的翻转角度区间；若对于Theta1，有Theta0<Theta1<Theta2，则区间{Theta0,Theta2}被划分为两个子区间{Theta0,Theta1}和{Theta1,Theta2}，所述两个子区间分别对应末端工具（4）的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2；若对于Theta1，有Theta1≤Theta0，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具（4）的第二圆弧段运动轨迹L2，且末端工具（4）的第一圆弧段运动轨迹L1为空；若对于Theta1，有Theta1≥Theta2，则区间{Theta0,Theta2}不再划分子区间，且该区间仅对应末端工具（4）的第一圆弧段运动轨迹L1，且末端工具（4）的第二圆弧段运动轨迹L2为空。
7.权利要求4和权利要求6所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）生成的轨迹，若转轴结构（71）为双转轴结构类型，则其中第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2在位姿pWorkInnerTheta1处相连续，
且笔记本电脑（7）显示屏仅沿p1旋转时，所属的末端工具（4）运动轨迹为正圆弧，圆弧半径为所述输入值UserInput1，
且笔记本电脑（7）显示屏仅沿p2旋转时，则所属的末端工具（4）运动轨迹为非正圆弧；
若笔记本电脑（7）显示屏仅沿p2旋转时，存在正圆弧轨迹L_Temp，且L_Temp与此时末端工具（4）的非正圆弧运动轨迹存在映射关系，即对于转轴结构（71）的当前旋转角度值θ，有L_Temp在θ的位姿为由末端工具（4）的非正圆弧在θ的位姿沿X轴逆时针旋转θ_Hinge得到，所述θ_Hinge=atan(UserInput2/ UserInput1)，所述正圆弧轨迹L_Temp的圆弧半径为sqrt(UserInput1×UserInput1+ UserInput2×UserInput2)；
上述讨论并构造正圆弧的目的在于，使得所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2易于编程实现，且适于转轴结构（71）为双转轴结构类型的情形。
8.权利要求4所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）规划得到的起始段运动轨迹L0和终止段运动轨迹L3还具有如下特征：
所述起始段运动轨迹L0控制末端工具（4）先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的具体过程为，获取程序启动时的末端工具（4）的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具（4）的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseSafe，随后运动至位姿pWorkInnerTheta0Safe，再以慢速运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；所述位姿pWorkInnerTheta0Safe的X向位置值与位姿pBaseSafe的X向位置值相同，其姿态值及其余方向的位置值均与至位姿pWorkInnerTheta0的相应属性值相同；该轨迹的设计目的是使得程序启动后，末端工具（4）能安全无碰撞地运行至位姿pBaseSafe，并在运行至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0的过程中，为用户预留充分的程序运行状态监测与操作时间；
所述终止段运动轨迹L3控制末端工具（4）从当前位姿运动到位姿pBaseOuter的具体过程为，获取终止段运动轨迹L3起始时的末端工具（4）的位姿，令其姿态不变并仅沿-X向运动，直至末端工具（4）的位姿的X向位置值不大于位姿pBaseOuter的X向位置值，再运动至位姿pBaseOuter；该轨迹的设计目的是使得末端工具（4）能顺利地与笔记本电脑（7）显示屏相脱离，并安全地回到位姿pBaseOuter。
9.权利要求2所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述显示屏翻转角度数据检测模块（22），其用于检测显示屏翻转角度数据的方法有三种，方法一是在笔记本电脑（7）显示屏外壳上安装陀螺仪，并通过陀螺仪检测得到的空间姿态变化计算显示屏翻转角度，此种方法最为精确；方法二是通过获取末端工具（4）的当前空间姿态，并以此估算显示屏翻转角度，其中末端工具（4）的当前空间姿态的获取有直接法和间接法两种，直接法为通过机械臂（1）当前空间姿态计算得到，间接法为通过检测电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）生成的第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2中的当前实际已运行比例来估算。
10.权利要求1所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，其特征还在于，所述末端工具（4）为一对夹片结构，该对夹片的间距大于笔记本电脑（7）显示屏的厚度，并被设计为笔记本电脑（7）显示屏厚度的1.5倍至2倍；夹片末端依据测试需求，选装弹性材料，用以模拟不同的细分测试类别；
安装弹性材料，以使得末端工具（4）的两个夹片同时与笔记本电脑（7）显示屏接触，用以模拟用户使用双手指夹持笔记本电脑（7）显示屏并翻转的操作，这种方式下末端工具（4）与笔记本电脑（7）显示屏间的作用力的变化较为平滑；
不安装弹性材料，以使得末端工具（4）的两个夹片在同一时刻至多有一个与笔记本电脑（7）显示屏接触，用以模拟用户使用单手指翻转笔记本电脑（7）显示屏的操作，这种方式下末端工具（4）与笔记本电脑（7）显示屏间的作用力存在推动、不接触、托放这三种形式并在此三种形式间持续切换。
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