CN112894881A - 一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法 - Google Patents

一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人性能测试技术领域，具体是一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法，该装置包括：位移传感器支架、位移传感器，其具体使用步骤如下：S1、搭建工业机器人关节空程测试平台；S2、机器人停止在姿态1；S3、当机器人停止在姿态1时；S4、加载转矩；S5、读取位移传感器数值；S6、重复步骤S3、步骤S4的步骤运动得到姿态3关节角；S7、重复步骤S3‑步骤S5的步骤3次，记录下3组α1与α2数据；S8、根据记录的数据计算出机器人的关节空程；与现有技术相比，利用位移传感器进行多次测量得到多个各轴关节角，测量装置测量精度高，除机器人本体的连杆变形外不会引入额外的测量偏差，同时操作简便快速，免除机器人拆装消耗的人力物力与工时。

Description

一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及机器人性能测试技术领域，具体是一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法。
背景技术
工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的自动化机械设备。机器人的绝对定位精度较低，关节空程是影响绝对精度的重要因素。主要表现在以下方面：1、工业机器人属于多连杆串联耦合结构，类似于悬臂梁，因此绝对精度主要误差来源包含了连杆变形与关节变形；2、关节空程包含了减速机间隙、电机输出轴刚度、以及输出齿轮与减速机配合齿隙的影响；3、关节空程的大小一定程度上反映了关节变形的大小。因此，对关节型工业机器人的关节空程的在线测量有着重要意义。
目前，现有技术对机器人进行了关节空程测试实验，采用的方法是把减速机拆掉后测量减速机空程。这种方法耗时、耗力、重新加注润滑脂增加成本等缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法。
一种工业机器人关节空程测试装置，包括：
位移传感器支架，与工业机器人转座通过螺栓连接，用于提供定位支撑；
位移传感器，设置在位移传感器支架上，用于测量机器人大臂绕J2轴回转运动的位移。
所述的位移传感器支架上设置有用于旋紧位移传感器的紧固旋钮。
所述的位移传感器支架包括T型板、与T型板固定配合的传感器夹块。
一种工业机器人关节空程测试装置的测量方法，其具体步骤如下：
S1、搭建工业机器人关节空程测试平台，平台包括：工业机器人、机器人固定工作台和工业机器人关节空程测试装置；
S2、机器人停止在姿态1，关掉J2轴伺服，得到各轴关节角；
S3、当机器人停止在姿态1时，安装关节空程测试装置，把位移传感器1 的测量点接触机器人大臂、传感器的读数清零；
S4、加载转矩：机器人运动到姿态2，得到姿态2关节角通过机器人本身重力矩为J2关节提供顺时针转矩T，通过机器人自身姿态控制转矩大小；
S5、读取位移传感器数值：当机器人姿态稳定时，读取位移传感器的值α1；
S6、重复步骤S3、步骤S4的步骤运动得到姿态3关节角：通过机器人本身重力矩反向加载转矩T采集到反向转矩下位移传感器的值α2；
S7、重复步骤S3-步骤S5的步骤3次，记录下3组α1与α2数据：
S8、根据记录的数据计算出机器人的关节空程：计算公式如下所示：
Figure RE-GDA0003028448950000021
在式中：
Sj——代表关节空程计算结果，单位为弧分；
α1i——代表顺时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
α2i——代表逆时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
Rj——代表位移传感器测量点距离关节轴线的距离，单位mm。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，利用位移传感器进行多次测量得到多个各轴关节角，测量装置测量精度高，除机器人本体的连杆变形外不会引入额外的测量偏差，同时操作简便快速，单轴测试时间为15分钟，免除机器人拆装消耗的人力物力与工时；通过关节空程的计算方法，把测试得到的数据计算出关节空程，不仅结构简单，操作方便，适用范围广，而且测量效率高，可以实现机器人单轴关节的空程在线测量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的装配结构示意图；
图3为本发明的流程结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图3所示，一种工业机器人关节空程测试装置，包括：
位移传感器支架3，与工业机器人转座4通过螺栓连接，用于提供定位支撑；
位移传感器1，设置在位移传感器支架3上，用于测量机器人大臂绕J2轴回转运动的位移。
所述的位移传感器支架3上设置有用于旋紧位移传感器1的紧固旋钮2。
所述的位移传感器支架3与位移传感器1固定连接。
所述的位移传感器支架3的T型底部通过两个φ10的孔与工业机器人转座 4螺栓连接。
与现有技术相比，利用位移传感器1进行多次测量得到多个各轴关节角，测量装置测量精度高，除机器人本体的连杆变形外不会引入额外的测量偏差，同时操作简便快速，单轴测试时间为15分钟，免除机器人拆装消耗的人力物力与工时。
所述的位移传感器支架3包括T型板、与T型板固定配合的传感器夹块。
所述的传感器夹块与T型板通过焊接连接，T型板的形状用于保证在测试过程中传感器的稳定性。
一种工业机器人关节空程测试装置的测量方法，其具体步骤如下：
S1、搭建工业机器人关节空程测试平台，平台包括：工业机器人、机器人固定工作台和工业机器人关节空程测试装置；
S2、机器人停止在姿态1，关掉J2轴伺服，得到各轴关节角，各轴关节角如下表所示；
Figure RE-GDA0003028448950000031
Figure RE-GDA0003028448950000041
S3、当机器人停止在姿态1时，安装关节空程测试装置，把位移传感器1 的测量点接触机器人大臂、传感器的读数清零；
S4、加载转矩：机器人运动到姿态2，姿态2关节角如表1所示，通过机器人本身重力矩为J2关节提供顺时针转矩T，通过机器人自身姿态控制转矩大小；
S5、读取位移传感器数值：当机器人姿态稳定时，读取位移传感器的值α1；
S6、重复步骤S3、步骤S4的步骤运动到姿态3关节角如表4所示：通过机器人本身重力矩反向加载转矩T采集到反向转矩下位移传感器的值α2；
S7、重复步骤S3-步骤S5的步骤3次，记录下3组α1与α2数据：
S8、根据记录的数据计算出机器人的关节空程：计算公式如下所示：
Figure RE-GDA0003028448950000042
在式中：
Sj——代表关节空程计算结果，单位为弧分；
α1i——代表顺时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
α2i——代表逆时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
Rj——代表位移传感器测量点距离关节轴线的距离，单位mm。
通过关节空程的计算方法，把测试得到的数据计算出关节空程，不仅结构简单，操作方便，适用范围广，而且测量效率高，可以实现机器人单轴关节的空程在线测量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种工业机器人关节空程测试装置，其特征在于：包括：
位移传感器支架(3)，与工业机器人转座(4)通过螺栓连接，用于提供定位支撑；
位移传感器(1)，设置在位移传感器支架(3)上，用于测量机器人大臂绕J2轴回转运动的位移。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节空程测试装置，其特征在于：所述的位移传感器支架(3)上设置有用于旋紧位移传感器(1)的紧固旋钮(2)。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节空程测试装置，其特征在于：所述的位移传感器支架(3)包括T型板、与T型板固定配合的传感器夹块。
4.利用权利要求1至3中任一项所述的一种工业机器人关节空程测试装置的测量方法，其特征在于：其具体步骤如下：
S1、搭建工业机器人关节空程测试平台，平台包括：工业机器人、机器人固定工作台和工业机器人关节空程测试装置；
S2、机器人停止在姿态1，关掉J2轴伺服，得到各轴关节角；
S3、当机器人停止在姿态1时，安装关节空程测试装置，把位移传感器(1)的测量点接触机器人大臂、传感器的读数清零；
S4、加载转矩：机器人运动到姿态2，得到姿态2关节角通过机器人本身重力矩为J2关节提供顺时针转矩T，通过机器人自身姿态控制转矩大小；
S5、读取位移传感器数值：当机器人姿态稳定时，读取位移传感器的值α1；
S6、重复步骤S3、步骤S4的步骤运动得到姿态3关节角：通过机器人本身重力矩反向加载转矩T采集到反向转矩下位移传感器的值α2；
S7、重复步骤S3-步骤S5的步骤3次，记录下3组α1与α2数据：
S8、根据记录的数据计算出机器人的关节空程：计算公式如下所示：
Figure FDA0002869733390000011
在式中：
Sj——代表关节空程计算结果，单位为弧分；
α1i——代表顺时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
α2i——代表逆时针加载转矩T时移传感器测量值，单位mm；
Rj——代表位移传感器测量点距离关节轴线的距离，单位mm。
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