CN113146680A - 一种机器人小型关节回差静态测试台 - Google Patents

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石照耀
程慧明
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators

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Abstract

本发明公开了一种机器人小型关节回差静态测试台，包括：负载电机(1)、联轴器(2)、扭矩传感器(3)、联轴器(4)、轴承挡盖(5)、圆光栅(6)、联轴器(7)、机器人关节安装模块(8)、大理石平台底座(9)、轴承座(10)、联轴器(11)、光栅主轴(12)、扭矩传感器支架(13)、负载电机支架(14)。本发明独特设计机器人关节安装模块，机器人关节安装模块安装在直线导轨上，可实现被测关节的轴向移动，满足测试项和测试方法要求试验台的机械结构实现的动作。该试验台可测量多种规格的机器人小型关节，测试范围广泛，可覆盖的关节输出力矩范围在0‑2Nm。该试验台的机器人关节安装模块具有良好的互换性，装卡安全可靠。

Description

一种机器人小型关节回差静态测试台
技术领域
本发明涉及一种机器人小型关节回差静态测试台，属于精密测试计量技术、精密仪器及机械传动领域。
背景技术
机器人技术是近现代科学发展起来的综合技术，是机械电子工程、计算机、自动控制以及人工智能等多种学科交叉的产物，是目前科技发展的热点之一，机器人的出现极大的改变了人类的生产生活方式，是人类发展的又一大进步。
目前机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，主要发展趋势有：模块的模块化和可重构化；控制技术的幵放化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。机器人关节随着伺服驱动和传感技术等机电技术的不断发展，关节机构趋于系列化、模块化、标准化，由驱动电机、减速器、位置检测元件、控制电路及外壳等所构成了高度集成的伺服单元
回差是表征机器人关节传动精度的关键指标，是指输入轴运动方向改时，输出轴在转角上的滞后量。机器人关节需要频繁做往复运动，由于有回差的存在，会导致输入轴与输出轴在短时间内失去联系，造成输出的突然中断，进而造成运动传递关系的非线性，会对整个系统的重复定位精度、动态性能及寿命产生严重影响，因此对关节回差的控制是提高服务机器人性能的基础。全面考察机器人关节回差测量技术的现状，发现整体上呈现出两个方面的特点：一是国内外研发的测试设备主要针对大中型关节，而对小型或微小型关节的测量技术和设备基本上是空白；二是对关节回差的研究主要集中于对其减速器的回差进行测试，而不是将关节作为一个整体进行研究。因此有必要研制一台面向机器人小型关节的测试台。
发明内容
本发明针对目前机器人小型关节在回差测试设备上的匮乏，研发了一种针对机器人小型关节回差静态测试台。该试验台采用精密机械系统、传感器融合系统和伺服控制系统，重复精度高，测试范围广，可测试市面上大部分机器人小型关节。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
该机器人小型关节回差静态测试台包括：负载电机(1)、联轴器(2)、扭矩传感器(3)、联轴器(4)、轴承挡盖(5)、圆光栅(6)、联轴器(7)、机器人关节安装模块(8)、大理石平台底座(9)、轴承座(10)、联轴器(11)、光栅主轴(12)、扭矩传感器支架(13)、负载电机支架(14)。
机器人关节安装模块(8)由定位环(15)、定位角板(16)、被测机器人关节(17)、顶杆(18)、第一锁紧把手(19)、锁紧把手(20)、顶杆支架(21)、T形槽(22)、直线导轨(23)、导轨滑块(24)、T形槽(25)、第二锁紧把手(26)、滑板(27)、可换顶头(28)、压簧(29)共计15个零件组成。定位环(15)通过螺钉固定在定位角板(16)上，顶杆支架(21)通过螺钉固定在定位角板(16)上，可换顶头(27)穿过压簧(28)插入顶杆(18)中，可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合穿过顶杆支架(21)，锁紧把手(20)安装在顶杆支架(21)上，被测机器人关节(17)穿过定位角板(16)的中孔，通过可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合顶在定位环上。定位角板(16)通过螺钉安装在滑板(27)上，第一锁紧把手(19)和第二锁紧把手(26)安装在滑板(27)上，机器人关节安装模块(8)整体通过滑板(27)由螺钉固定在导轨滑块(24)上。
被测机器人关节通过联轴器(7)与光栅主轴(12)连接，圆光栅(6)通过螺钉固定在轴承座(10)上，轴承挡盖(5)安装在轴承座(10)上，轴承座(5)通过螺钉与大理石平台底座(33)相连。扭矩传感器(3)与光栅主轴(13)保持同一轴线安装扭矩传感器支架(13)上，扭矩传感器支架(13)通过螺钉固定在大理石平台底座(9)，扭矩传感器(3)的输入端通过联轴器(4)与光栅主轴(12)相连，扭矩传感器(3)的输出端通过联轴器(2)与负载电机(1)的主轴相连，负载电机(1)安装在负载电机支架(14)上，负载电机支架(14)固定在大理石平台底座(9)，负载电机(1)与光栅主轴(12)保持同一轴线。直线导轨(23)和与之配合的导轨滑块(24)安装在大理石平台底座(9)，T型槽(22)、(22)通过螺钉安装在大理石平台底座(9)，通过第一锁紧把手(19)、(26)进行限位，防止关节安装模块(8)在测试过程中有轴向的窜动。
本发明有以下显著特点：
独特设计机器人关节安装模块，机器人关节安装模块安装在直线导轨上，可实现被测关节的轴向移动，满足测试项和测试方法要求试验台的机械结构实现的动作。
该试验台可测量多种规格的机器人小型关节，测试范围广泛，可覆盖的关节输出力矩范围在0-2Nm。
该试验台的机器人关节安装模块具有良好的互换性，装卡安全可靠。
机器人关节安装模块的设计具有重复定位精度高，安装简单等特点。
该试验台采用统一的基准进行装配，试验台的精度高，提高测量精度。
该试验台利用伺服电机进行加载，具有加载力矩波动性小，加载精度高的特点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明部分机器人关节安装模块示意图。
图3本发明关节固定装置示意图。
图中：1-负载电机，2-联轴器，3-扭矩传感器，4-联轴器，5-轴承挡盖，6-圆光栅，7-联轴器，8-机器人关节安装模块，9-大理石平台底座，10-轴承座，11-联轴器，12-光栅主轴，13-扭矩传感器支架，14-负载电机支架，15-定位环，16-定位角板，17-被测机器人关节，18-顶杆，19-锁紧把手，20-锁紧把手，21-顶杆支架，22-T形槽，23-直线导轨，24-导轨滑块，25-T形槽，26-锁紧把手，27-滑板，28-可换顶头，29-压簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明结构如图1，2，3所示，该试验台包括：负载电机(1)、联轴器(2)、扭矩传感器(3)、联轴器(4)、轴承挡盖(5)、圆光栅(6)、联轴器(7)、机器人关节安装模块(8)、大理石平台底座(9)、轴承座(10)、联轴器(11)、光栅主轴(12)、扭矩传感器支架(13)、负载电机支架(14)。
机器人关节安装模块(8)由定位环(15)、定位角板(16)、被测机器人关节(17)、顶杆(18)、第一锁紧把手(19)、锁紧把手(20)、顶杆支架(21)、T形槽(22)、直线导轨(23)、导轨滑块(24)、T形槽(25)、第二锁紧把手(26)、滑板(27)、可换顶头(28)、压簧(29)共计15个零件组成。定位环(15)通过螺钉固定在定位角板(16)上，顶杆支架(21)通过螺钉固定在定位角板(16)上，可换顶头(27)穿过压簧(28)插入顶杆(18)中，可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合穿过顶杆支架(21)，锁紧把手(20)安装在顶杆支架(21)上，被测机器人关节(17)穿过定位角板(16)的中孔，通过可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合顶在定位环上。定位角板(16)通过螺钉安装在滑板(27)上，第一锁紧把手(19)和(26)安装在滑板(27)上，机器人关节安装模块(8)整体通过滑板(27)由螺钉固定在导轨滑块(24)上。
被测机器人关节通过联轴器(7)与光栅主轴(12)连接，圆光栅(6)通过螺钉固定在轴承座(10)上，轴承挡盖(5)安装在轴承座(10)上，轴承座(5)通过螺钉与大理石平台底座(33)相连。扭矩传感器(3)与光栅主轴(13)保持同一轴线安装扭矩传感器支架(13)上，扭矩传感器支架(13)通过螺钉固定在大理石平台底座(9)，扭矩传感器(3)的输入端通过联轴器(4)与光栅主轴(12)相连，扭矩传感器(3)的输出端通过联轴器(2)与负载电机(1)的主轴相连，负载电机(1)安装在负载电机支架(14)上，负载电机支架(14)固定在大理石平台底座(9)，负载电机(1)与光栅主轴(12)保持同一轴线。直线导轨(23)和与之配合的导轨滑块(24)安装在大理石平台底座(9)，T型槽(22)、(22)通过螺钉安装在大理石平台底座(9)，通过第一第一锁紧把手(19)、第二第二锁紧把手(26)进行限位，防止关节安装模块(8)在测试过程中有轴向的窜动。
上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种机器人小型关节回差静态测试台，其特征在于：机器人关节安装模块(8)由定位环(15)、定位角板(16)、被测机器人关节(17)、顶杆(18)、第一锁紧把手(19)、锁紧把手(20)、顶杆支架(21)、T形槽(22)、直线导轨(23)、导轨滑块(24)、T形槽(25)、第二锁紧把手(26)、滑板(27)、可换顶头(28)、压簧(29)共计15个零件组成；定位环(15)通过螺钉固定在定位角板(16)上，顶杆支架(21)通过螺钉固定在定位角板(16)上，可换顶头(27)穿过压簧(28)插入顶杆(18)中，可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合穿过顶杆支架(21)，锁紧把手(20)安装在顶杆支架(21)上，被测机器人关节(17)穿过定位角板(16)的中孔，通过可换顶头(27)、压簧(28)和顶杆(18)组合顶在定位环上；定位角板(16)通过螺钉安装在滑板(27)上，第一锁紧把手(19)和第二锁紧把手(26)安装在滑板(27)上，机器人关节安装模块(8)整体通过滑板(27)由螺钉固定在导轨滑块(24)上。
2.根据权利要求1所述的一种机器人小型关节回差静态测试台，其特征在于：被测机器人关节通过联轴器(7)与光栅主轴(12)连接，圆光栅(6)通过螺钉固定在轴承座(10)上，轴承挡盖(5)安装在轴承座(10)上，轴承座(5)通过螺钉与大理石平台底座(33)相连。
3.根据权利要求1所述的一种机器人小型关节回差静态测试台，其特征在于：扭矩传感器(3)与光栅主轴(13)保持同一轴线安装扭矩传感器支架(13)上，扭矩传感器支架(13)通过螺钉固定在大理石平台底座(9)，扭矩传感器(3)的输入端通过联轴器(4)与光栅主轴(12)相连，扭矩传感器(3)的输出端通过联轴器(2)与负载电机(1)的主轴相连，负载电机(1)安装在负载电机支架(14)上，负载电机支架(14)固定在大理石平台底座(9)，负载电机(1)与光栅主轴(12)保持同一轴线。
4.根据权利要求1所述的一种机器人小型关节回差静态测试台，其特征在于：直线导轨(23)和与之配合的导轨滑块(24)安装在大理石平台底座(9)，T型槽(22)、(22)通过螺钉安装在大理石平台底座(9)，通过第一锁紧把手(19)、第二锁紧把手(26)进行限位，防止关节安装模块(8)在测试过程中有轴向的窜动。
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