CN114235373A - 一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置及方法,装置主要包括负载模拟平台、地面模拟平台及电控系统,所述负载模拟平台用于与轮腿机器人的负载端连接,所述轮腿机器人的负载端相对于负载模拟平台运动/锁紧;所述地面模拟平台用于模拟轮腿机器人的运行路况。目的在于通过装置,不仅能够模拟崎岖起伏路面环境,而且能够实现变刚度地面环境的模拟及地面对单轮腿冲击力的有效测量,从而实现了对单轮腿步态及轮腿复合两种工作模式的测试,以在整体机器人研制之前,对关节执行器性能及轮腿结构进行充分的测试验证,确保后续整体机器人的成功研制。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置及方法。
背景技术
轮腿机器人是指在足式仿生机器人的足端加上轮子,并添加轮毂电机或者驱动电机使轮子能够主动旋转以使整个机器人能够像车一样快速前进,此种机器人充分结合了轮与腿的优势,具有较好的全地形通过能力,因此得到了越来越广泛的研究。在遇到障碍物或者一些非结构化不连续的路面环境时,轮腿机器人可使用步态功能通过;对于一般的平坦路面则可以将腿完全收缩工作于车辆行驶功能;对于野外等路面环境,可应用轮腿复合模态功能低速通过。因此,轮腿机器人工作于三种模式:第一是步态模式,类似足式仿生机器人,不过轮腿机器人的步态模式仅用来通过障碍物,对步态频率要求较低;第二是轮式行进模式,此时将腿完全收缩类似无人车一样,实现快速的通过能力;第三是轮腿复合模式,车轮前进,但腿不完全收缩,利用腿的伸展实现前进过程中的减振。在实际应用中,以一般平坦路面及野外崎岖路面为主,因此轮腿机器人中,轮腿复合模式及车辆行驶模式是最重要的两种工作模式。而其中车辆行驶模式下,单轮腿无法模拟机器人平台在行驶过程中的振动性能,故车辆行驶模式需在机器人平台下进行测试,而轮腿机器人的步态以及轮腿复合模式则可通过单轮腿工况进行测试。
在足式仿生机器人的研发过程中,一般会先建立单腿工况测试台,以先对关节执行器以及单腿结构进行工况验证,在单腿测试成功后在进行整体机器人的研制。同样的,轮腿机器人在研制过程中必须首先对其单轮腿进行测试,以验证其关节执行器及其结构的合理性,然而目前还没有专门的单轮腿工况模拟测试方法及装置,与其近似的足式仿生机器人的单腿测试装置一般为一个固定在基座(一般为地面)上的竖直轨道,足式机器人单腿的髋部通过滑块连接到竖直轨道上,单腿的膝关节及髋关节能够自由旋转,整个单腿通过髋部的滑块被限制在竖直轨道上上下运动,并且能够通过螺栓锁死在轨道上,整个单腿其他方向上的自由度均被限制。单腿的足端接触地面,在单腿足端安装有力传感器、膝关节及髋关节处安装有位移、扭矩/力传感器,竖直轨道上安装有位移及加速度传感器。通过此装置,足式机器人单腿工况的测试方法如下:针对单腿步态工况测试,需将整个单腿锁定在竖直轨道的某一高度,此高度应保证单腿在执行步态轨迹时足端不着地,接着就可通过控制各关节执行器来执行步态轨迹,通过安装在各关节处的位移传感器来换算出实际的足端空间轨迹,与期望轨迹对比来测试其步态轨迹的控制性能;针对单腿跳跃工况的测试,需保证单腿能够在竖直轨道上上下运动,足端接触地面,通过控制单腿各关节执行器来实现单腿的竖直方向的跳跃,采集各种传感器数据来监控和评判其单腿跳跃算法。
目前还没有针对轮腿机器人单轮腿工况的测试方法及装置,而与其近似的足式仿生机器人单腿测试方法及装置存在以下局限性:1、只能实现单轮腿步态功能的测试,也即实现步态轨迹跟踪及跳跃等工况的模拟,无法模拟崎岖起伏路面环境从而无法对轮腿复合模式进行测试。2、只能模拟刚度恒定的地面环境,无法模拟实际的变刚度地面环境,实际中各种路面的刚度会有差别,如果能够更好的模拟不同刚度下的地面环境,则可以开发出更稳定的高空落地算法,以实现轮腿机器人可靠的抗冲击性能。3、无法有效测量轮接触地面时的冲击力,当足端加上轮子后,足端的力传感器所测量的力并不是地面对车轮的冲击力,由于车轮具有弹性,此冲击力会被车轮吸收一部分,故需要通过其他方式测量地面对车轮的冲击力,此冲击力可用来评估单轮腿的抗冲击性能,为非常重要的评价指标,故需要对其进行测量。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提出了一种轮腿机器人单轮腿工况测试方法及装置,不仅能够模拟崎岖起伏路面环境,而且能够实现变刚度地面环境的模拟及地面对单轮腿冲击力的有效测量,从而实现了对单轮腿步态及轮腿复合两种工作模式的测试,以在整体机器人研制之前,对关节执行器性能及轮腿结构进行充分的测试验证,确保后续整体机器人的成功研制。
本发明所采用的技术方案是:一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置,包括测试台框架,所述测试台框架上设置负载模拟平台、地面模拟平台及电控系统,所述负载模拟平台用于与轮腿机器人的负载端连接,所述轮腿机器人的负载端相对于负载模拟平台运动/锁紧;所述地面模拟平台用于模拟轮腿机器人的运行路况。
优选的,所述轮腿机器人的负载端包括承重板,所述承重板上通过紧固件连接若干载重件,所述承重板相对于负载模拟平台运动,所述负载模拟平台包括直线滑轨,所述直线滑轨沿垂直于地面的方向布置。
优选的,所述地面模拟平台包括模拟地面,所述模拟地面与电动缸的活动端通过连接板连接,所述电动缸的固定端设置在测试台框架上,数个所述电动缸均布在连接板上。
优选的,还包括电控系统,所述电控系统包括监测传感器和配电箱,所述监测传感器用于监测轮腿机器人的运动状态,所述配电箱用于提供电力;
所述监测传感器包括激光位移传感器和加速度传感器,所述加速度传感器设置在承重板上,所述激光位移传感器设置在承重板上方;所述监测传感器还包括拉压力传感器,所述拉压力传感器设置在模拟地面与连接板之间;所述监测传感器还包括角位移传感器和扭矩传感器,所述角位移传感器和扭矩传感器设置在轮腿机器人的膝关节处;
所述配电箱包括强电控柜和弱电控柜。
一种轮腿机器人单轮腿工况测试方法,测试方法为:将单个轮腿安装在工况测试装置上,其中单个轮腿的负载端与负载模拟平台连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;通过所述负载模拟平台实现对轮腿的加载,通过所述地面模拟平台模拟运行路况;
步态测试:单个轮腿的运动端在伸展/收缩状态时始终保持与地面模拟平台相离,锁紧单个轮腿的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接;控制轮腿的膝关节执行器以及髋旋转关节执行器执行步态指令,采集膝关节角位移传感器的数据对步态效果进行评估;
轮腿复合模式测试:地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面,解锁轮腿的负载端使得轮腿的负载端可相对于负载模拟平台上下滑动,轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定;
抗冲击性能测试:锁紧单个轮腿的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相离一定距离,地面模拟平台模拟刚性/非刚性路面;解锁单个轮腿的负载端使得轮腿自由下落至地面模拟平台,测试地面模拟平台对轮腿的冲击力。
优选的,轮腿复合模式测试中,地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸同时同步/同时异步上下运动。
优选的,轮腿复合模式测试中,在轮腿负载端的上方设置有监测传感器,通过检测传感器评估减振效果,所述监测传感器包括加速度传感器及激光位移传感器,所述加速度传感器及激光位移传感器用来监测轮腿的负载端的振动加速度及位移。
优选的,抗冲击性能测试中,地面模拟平台模拟刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸锁死于同一高度,此时地面模拟平台保持固定不动的状态;
抗冲击性能测试中,地面模拟平台模拟非刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸处于同一高度,并同时以一定速度朝向远离轮腿的方向运动,电动缸运动的速度小于轮腿自由下落的速度。
优选的,抗冲击性能测试中,地面模拟平台对轮腿的冲击力通过加速度传感器、拉压力传感器进行评估,所述加速度传感器设置在轮腿负载端的上方,所述拉压力传感器设置在地面模拟平台处。
优选的,在进行抗冲击性能测试时,通过控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定。
本发明的有益之处在于:
1)能够对轮腿机器人的单个轮腿进行步态测试、轮腿复合模态测试以及抗冲击力测试,确保在进行整个轮腿机器人研发前的单个轮腿的可靠性;
2)本发明能够模拟平坦路面以及颠簸路面的路况,从而对轮腿机器人正常行进以及减振效果进行监测;本发明通过地面模拟平台上电动缸的运动,能够实现变刚度的地面环境的模拟,从而可以更好的测试轮腿机器人在实际不同的路面环境下的抗冲击性能;
3)本发明通过设置拉压力传感器的设置,能够实现轮腿机器人与地面接触力大小的测量,从而能够准确的评估接触力变化过程,以此来检验减振或者抗冲击的效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为模拟不规则路面的运动轨迹。
图中:1-单轮腿工况测试台;2-测试台框架;3-载重件;4-直线滑轨;5-框架滚轮;6-电动缸;7-连接板;8-模拟地面;9-轮腿;10-承重板;11-滑块;12-紧固件;13-操控板;14-强电控柜;15-弱电控柜;16-激光位移传感器;17-车轮;18-膝关节执行器;19-固定法兰一;20-髋旋转关节执行器;21-固定法兰二;22-加速度传感器;23-角位移传感器;24-扭矩传感器;25-拉压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种轮腿机器人单轮腿工况测试方法为:
将单个轮腿安装在工况测试装置上,其中单个轮腿的负载端与负载模拟平台连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;通过所述负载模拟平台实现对轮腿9的加载,通过所述地面模拟平台模拟运行路况;
步态测试:单个轮腿9的运动端(也即安装车轮17的一端)在伸展/收缩状态时始终保持与地面模拟平台相离,锁紧单个轮腿9的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接;控制轮腿9的膝关节执行器18以及髋旋转关节执行器20执行步态指令,采集膝关节处角位移传感器23的数据对步态效果进行评估。
将四个电动缸6完全收缩从而使模拟地面8位于最低位置,同时将承重板10抬高到一定高度并将滑块11锁死在直线滑轨4上,这样承重板10以及单个轮腿9被抬高,车轮17与模拟地面8脱离接触,两者间距离大于一定数值以确保轮腿9在伸展运动中车轮17与模拟地面8之间不产生接触。随后通过控制膝关节执行器18以及髋旋转关节执行器20来执行步态指令,通过采集膝关节处对角位移传感器23数据来对步态跟踪效果进行评估。以上为单个轮腿的步态测试方法,此方法与足式机器人的单腿步态测试方法相似。
轮腿复合模式测试:地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面,解锁轮腿的负载端使得轮腿的负载端可相对于负载模拟平台上下滑动,轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定;
轮腿复合模式测试中,地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸同时同步/同时异步上下运动,从而模拟地面在平衡位置两侧呈现不规则的变化。
轮腿复合模式测试中,在轮腿负载端的上方设置有监测传感器,通过检测传感器评估减振效果,所述监测传感器包括加速度传感器及激光位移传感器,所述加速度传感器及激光位移传感器用来监测轮腿的负载端的振动加速度及位移。
在野外崎岖路面,轮腿机器人需要慢速行驶,在行驶过程中通过腿部的伸缩来实现针对不规则路面的减振,此种运行模态即为轮腿复合运行模态,也即通过车轮17的滚动来前进,同时通过腿部的伸缩来实现减振。在轮腿复合模态下,不规则的路面是输入源,因此需构造不规则的路面环境。不规则路面的具体模拟方法如下:通过控制四个电动缸6的输出杆上下运动来实现模拟地面的上下运动,以此来实现不规则路面的模拟,如图2所示为一种运动轨迹,图2中曲线表示模拟地面8的一种高度变化轨迹,随着时间变化模拟地面8在平衡位置两侧呈现不规则的变化,此高度轨迹曲线通过控制电动缸6的输出杆运动轨迹非常容易实现,可将此不规则运动轨迹指令发送给电动缸的驱动器,使四个电动缸6的输出杆同时按照此轨迹运动即可实现,采用四个电动缸6一方面是为了达到所需的输出力,另一个方面是为了增强模拟地面8的刚度。
完成了不规则路面的模拟后即可实现轮腿复合模态的测试,其具体测试方法为:承重板10上的滑块11可在直线滑轨4上滑动,车轮17与模拟地面8接触,控制电动缸6的输出杆不规则运动以使模拟地面8的高度起伏变化,此时控制膝关节执行器18及髋旋转关节执行器20来使腿进行伸缩,控制腿部伸缩运动的目的是使承载板10及载重件3在滑轨上不产生振动,本实施例中的载重件3优选使用载重砝码,加速度传感器22及激光位移传感器16用来监测承重板10的振动加速度及位移,从而评估减振效果。轮腿机器人在轮腿复合模态下,在经过不规则路面时,需通过控制腿部的伸缩运动来实现机器人平台的减振,以确保机器人平台上的负载平稳,通过以上方法模拟不规则路面,对单个轮腿9输入不规则路面的扰动,此时如果单个轮腿9的两个关节执行器不运动则承重板10及砝码3会跟随不规则路面的轨迹运动,产生较大的平台振动,为了对单轮腿的减振效果进行测试,控制两个关节执行器的运动使轮腿9产生伸缩运动来抵消不规则路面的扰动,从而使承重板10及载重件3保持稳定,通过监测承重板10与载重件3的振动加速度与位移来评判控制关节执行器所达到的减振效果,以此来达到对单个轮腿9进行复合模态测试的目的。
抗冲击性能测试:锁紧单个轮腿的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相离一定距离,地面模拟平台模拟刚性/非刚性路面;解锁单个轮腿的负载端使得轮腿自由下落至地面模拟平台,测试地面模拟平台对轮腿的冲击力。
抗冲击性能测试中,地面模拟平台模拟刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸锁死于同一高度,此时地面模拟平台保持固定不动,处于刚性路面状态。地面模拟平台模拟非刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸处于同一高度,并同时以一定速度朝向远离轮腿的方向运动,电动缸运动的速度小于轮腿自由下落的速度。
地面模拟平台对轮腿的冲击力通过加速度传感器、拉压力传感器进行评估,所述加速度传感器设置在轮腿负载端的上方,所述拉压力传感器设置在地面模拟平台上。通过控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定。
轮腿机器人在实际应用中会遇到突变的路况,例如路面突然下沉或者一个陡峭的上坡等,行进的轮腿机器人遇到突变的路况会对其产生一个较大冲击力,严重的会使关节执行器或者其他设备产生损坏,或者使轮腿机器人产生强烈的振动而翻倒。因此,必须对冲击负载进行抑制,其方法是通过对两个关节执行器(膝关节执行器18及髋旋转关节20)进行控制来对冲击力进行缓冲,为了检验抗冲击性能的好坏,则需在轮腿机器人研制之前对单个轮腿9进行抗冲击的测试,以确保单个轮腿9的结构及关节执行器抗冲击的可靠性。应用本发明装置实施单个轮腿的抗冲击性能测试方法分为两种,一种是刚度不变的地面,另一种是刚度变化的地面。
首先介绍基于刚度不变地面的抗冲击性能测试方法:控制四个电动缸6锁死并处于同一高度,此时模拟地面8固定不动,为一个刚度恒定的路面,将单个轮腿9、承重板10、载重件3通过滑块11在直线滑轨4上向上滑动到某一高度,使车轮17离模拟地面8一定距离,此距离可从小到大进行控制,距离的大小意味着冲击力的大小,在测试过程中应控制距离从小到大逐步变化,从而逐步的增加冲击力。随后将单个轮腿9、承重板10、载重件3迅速放下,让其自由落体,当车轮接触到模拟地面8时,地面对其产生冲击力,通过控制两个关节执行器的运动来对此冲击力进行缓冲,缓冲效果通过加速度传感器22、拉压力传感器25的数据来进行判断。
接下来介绍在刚度变化的地面下的冲击测试方法:将单个轮腿9、承重板10、载重件3抬高到某一高度后,在让其自由落体之前,先控制四个电动缸6以某一速度(小于轮腿9下落速度)慢速向下运动,随后释放单个轮腿9等重物让其自由落体运动,这样当车轮17接触到模拟地面8时,模拟地面8以某一低速向下运动这样就形成了一个刚度变化的地面环境,通过控制电动缸6向下运动的速度即可实现车轮17落下时与模拟地面8之间不同刚度的接触,通过此种方法实现变刚度地面环境的模拟。同样的通过控制两个关节执行器的运动来对此冲击力进行缓冲,缓冲效果通过加速度传感器22、拉压力传感器25的数据来进行判断。
轮腿9进行缓冲时,首先通过控制膝关节执行器18的伸缩使得轮腿9上的负载端在竖直方向上保持稳定,也即使得轮腿9的负载端在竖直方向上没有相对位移或者少量位移,从而保持负载端的稳定;进一步的,通过调控髋旋转关节20的伸缩保证负载端的稳定,髋旋转关节20的伸缩可以选择性是否调控。
轮腿机器人由于在足端添加了车轮17,从而使在足端安装力传感器来测量地面冲击力的方法不可行,本发明装置能够较好的实现地面冲击力的测量,方法如下:拉压力传感器25被安装在连接板7与模拟地面8之间,车轮17与模拟地面8接触时,对其冲击力由两个拉压力传感器的支点来承受,故两个拉压力传感器25的和即为模拟地面8与车轮17之间的冲击力。与此同时,在轮腿复合模态下,拉压力传感器25所测量力之和也即为单个轮腿9与模拟地面之间的作用力。即采用本发明的这种测力装置,可以准确的测量车轮17与模拟地面8之间的作用力大小。
基于上述方法的一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置,主要包括测试台框架2,在测试台框架2上设置有负载模拟平台、地面模拟平台及电控系统,所述负载模拟平台用于与轮腿机器人的负载端连接,所述轮腿机器人的负载端相对于负载模拟平台运动/锁紧;所述地面模拟平台用于模拟轮腿机器人的运行路况。安装时,将单个轮腿9安装在测试装置上,通过地面模拟平台模拟不同路况,评估轮腿9的的运动性能。
所述轮腿机器人的负载端包括承重板10,所述承重板10上通过紧固件12连接若干载重件3,本实施例中的紧固件12优选使用紧固螺栓,载重件3通过紧固件12固定在承重板10上,单个轮腿9通过固定法兰一19及固定法兰二21连接到承重板10上,以这种方式实现了对单个轮腿9的加载,同时载重件3为多块标准重量的小砝码组成,通过改变小砝码的数量即可改变载重件3的重量,从而改变单个轮腿9所承受载荷的大小。
所述承重板10相对于负载模拟平台运动,所述负载模拟平台为直线滑轨4,所述直线滑轨4沿垂直于地面的方向布置;承重板10上连接滑块11,滑块11可以在直线滑轨4上滑动,滑块11可相对于直线滑轨4锁定或者解锁。
所述地面模拟平台包括模拟地面8,所述模拟地面8与电动缸6的活动端通过连接板7连接,所述电动缸6的固定端设置在测试台框架2上,数个所述电动缸6均布在连接板7上。单轮腿工况测试台1包括测试台框架2,电动缸6的固定端安装在测试台框架2的下侧,通过电动缸6的上下运动,从而模拟不同的运行路况。
单轮腿工况测试台1还包括电控系统,所述电控系统包括监测传感器和配电箱,所述监测传感器用于监测轮腿机器人的运动状态,所述配电箱用于提供电力;
所述监测传感器包括激光位移传感器16和加速度传感器22,所述加速度传感器22设置在承重板10上,用于监测承重板10的加速度,所述激光位移传感器16设置在承重板10上方,用于监测承重板10与激光位移传感器16之间的距离;所述监测传感器还包括拉压力传感器25,所述拉压力传感器25设置在模拟地面8与连接板7之间,用于监测轮腿9与模拟地面8之间的压力;所述监测传感器还包括角位移传感器23和扭矩传感器24,所述角位移传感器23和扭矩传感器24设置在轮腿机器人的膝关节处;
所述配电箱包括强电控柜14和弱电控柜15,在单轮腿工况测试台1上设置有操作面板13,通过操作面板13可以控制整个测试台的运行状态,在测试台框架2的下方还安装有四个滚轮5,滚轮5可处于锁死和活动两种状态。
上述实施方式是优选的实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种轮腿机器人单轮腿工况测试装置,包括测试台框架(2),其特征在于:所述测试台框架(2)上设置负载模拟平台、地面模拟平台及电控系统,所述负载模拟平台用于与轮腿机器人的负载端连接,所述轮腿机器人的负载端相对于负载模拟平台运动/锁紧;所述地面模拟平台用于模拟轮腿机器人的运行路况。
2.根据上述权利要求1所述的轮腿机器人单轮腿工况测试装置,其特征在于:所述轮腿机器人的负载端包括承重板(10),所述承重板(10)上通过紧固件(12)连接若干载重件(3),所述承重板(10)相对于负载模拟平台运动,所述负载模拟平台包括直线滑轨(4),所述直线滑轨(4)沿垂直于地面的方向布置。
3.根据上述权利要求2所述的轮腿机器人单轮腿工况测试装置,其特征在于:所述地面模拟平台包括模拟地面(8),所述模拟地面(8)与电动缸(6)的活动端通过连接板(7)连接,所述电动缸(6)的固定端设置在测试台框架(2)上,数个所述电动缸(6)均布在连接板(7)上。
4.根据权利要求3所述的轮腿机器人单轮腿工况测试装置,其特征在于:还包括电控系统,所述电控系统包括监测传感器和配电箱,所述监测传感器用于监测轮腿机器人的运动状态,所述配电箱用于提供电力;
所述监测传感器包括激光位移传感器(16)和加速度传感器(22),所述加速度传感器(22)设置在承重板(10)上,所述激光位移传感器(16)设置在承重板(10)上方;所述监测传感器还包括拉压力传感器(25),所述拉压力传感器(25)设置在模拟地面(8)与连接板(7)之间;所述监测传感器还包括角位移传感器(23)和扭矩传感器(24),所述角位移传感器(23)和扭矩传感器(24)设置在轮腿机器人的膝关节处;
所述配电箱包括强电控柜(14)和弱电控柜(15)。
5.一种轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于,测试方法为:将单个轮腿安装在工况测试装置上,其中单个轮腿的负载端与负载模拟平台连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;通过所述负载模拟平台实现对轮腿的加载,通过所述地面模拟平台模拟运行路况;
步态测试:单个轮腿的运动端在伸展/收缩状态时始终保持与地面模拟平台相离,锁紧单个轮腿的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接;控制轮腿的膝关节执行器以及髋旋转关节执行器执行步态指令,采集膝关节角位移传感器的数据对步态效果进行评估;
轮腿复合模式测试:地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面,解锁轮腿的负载端使得轮腿的负载端可相对于负载模拟平台上下滑动,轮腿的运动端与地面模拟平台相接触;控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定;
抗冲击性能测试:锁紧单个轮腿的负载端使得轮腿的负载端与负载模拟平台固定连接,单个轮腿的运动端与地面模拟平台相离一定距离,地面模拟平台模拟刚性/非刚性路面;解锁单个轮腿的负载端使得轮腿自由下落至地面模拟平台,测试地面模拟平台对轮腿的冲击力。
6.根据权利要求5所述的轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于:轮腿复合模式测试中,地面模拟平台上下运动模拟崎岖路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸同时同步/同时异步上下运动。
7.根据权利要求6所述的轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于:轮腿复合模式测试中,在轮腿负载端的上方设置有监测传感器,通过检测传感器评估减振效果,所述监测传感器包括加速度传感器及激光位移传感器,所述加速度传感器及激光位移传感器用来监测轮腿的负载端的振动加速度及位移。
8.根据权利要求5所述的轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于:抗冲击性能测试中,地面模拟平台模拟刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸锁死于同一高度,此时地面模拟平台保持固定不动的状态;
抗冲击性能测试中,地面模拟平台模拟非刚性路面的具体方法为:地面模拟平台上的数个电动缸处于同一高度,并同时以一定速度朝向远离轮腿的方向运动,电动缸运动的速度小于轮腿自由下落的速度。
9.根据权利要求5所述的轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于:抗冲击性能测试中,地面模拟平台对轮腿的冲击力通过加速度传感器、拉压力传感器进行评估,所述加速度传感器设置在轮腿负载端的上方,所述拉压力传感器设置在地面模拟平台处。
10.根据权利要求8-9任一项所述的轮腿机器人单轮腿工况测试方法,其特征在于:在进行抗冲击性能测试时,通过控制膝关节执行器及髋旋转关节执行器使腿伸展/收缩,使得轮腿的负载端在竖直方向上稳定。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114770599A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-22 | 浙江大学 | 测量鳍条结构柔性机械手承载力和夹取力的实验装置 |
CN115824496A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-03-21 | 哈尔滨学院 | 一种机器人运动平衡的测试装置 |
CN116175646A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-05-30 | 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 | 一种双足机器人腿足零位标定装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1202041A1 (de) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Belastungsprüfung von elektrischen Systemen eines Kraftfahrzeugs |
JP2006142465A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-08 | Institute Of Physical & Chemical Research | 二足歩行ロボットとその歩行制御方法 |
CN102156054A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-08-17 | 西北工业大学 | 一种足式机器人行走能力试验装置 |
CN202836915U (zh) * | 2012-09-21 | 2013-03-27 | 山东大学 | 机器人单腿冲击控制实验平台 |
CN110057576A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-07-26 | 西北工业大学 | 一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台 |
CN209387312U (zh) * | 2019-02-14 | 2019-09-13 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 腿足式机器人单腿运动测试装置 |
WO2020233050A1 (zh) * | 2019-11-26 | 2020-11-26 | 浙江大学 | 一种双足机器人不平整路面动态跑步步态实现方法 |
CN112297058A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-02 | 之江实验室 | 一种用于腿足式机器人单腿的多用途测试平台 |
CN113092155A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-09 | 中国北方车辆研究所 | 一种足式机器人单腿实验台架 |
-
2021
- 2021-12-21 CN CN202111569920.1A patent/CN114235373B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1202041A1 (de) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Belastungsprüfung von elektrischen Systemen eines Kraftfahrzeugs |
JP2006142465A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-08 | Institute Of Physical & Chemical Research | 二足歩行ロボットとその歩行制御方法 |
CN102156054A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-08-17 | 西北工业大学 | 一种足式机器人行走能力试验装置 |
CN202836915U (zh) * | 2012-09-21 | 2013-03-27 | 山东大学 | 机器人单腿冲击控制实验平台 |
CN209387312U (zh) * | 2019-02-14 | 2019-09-13 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 腿足式机器人单腿运动测试装置 |
CN110057576A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-07-26 | 西北工业大学 | 一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台 |
WO2020233050A1 (zh) * | 2019-11-26 | 2020-11-26 | 浙江大学 | 一种双足机器人不平整路面动态跑步步态实现方法 |
CN112297058A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-02 | 之江实验室 | 一种用于腿足式机器人单腿的多用途测试平台 |
CN113092155A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-09 | 中国北方车辆研究所 | 一种足式机器人单腿实验台架 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
HU, XD: "MRDDPG Algorithms for Path Planning of Free-floating Space Robot", PROCEEDINGS OF 2018 IEEE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFTWARE ENGINEERING AND SERVICE SCIENCE (ICSESS), 31 December 2018 (2018-12-31), pages 1079 - 1082 * |
张立勋;王令军;王克宽;王凤良;: "步态训练机器人模拟弹性地面承载特性研究", 机械设计, no. 08, 20 August 2009 (2009-08-20) * |
赵江波: "液压足式机器人单腿变刚度控制弹跳研究", 北京理工大学学报, vol. 38, no. 10, 31 October 2018 (2018-10-31) * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114770599A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-22 | 浙江大学 | 测量鳍条结构柔性机械手承载力和夹取力的实验装置 |
CN114770599B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-11-21 | 浙江大学 | 测量鳍条结构柔性机械手承载力和夹取力的实验装置 |
CN115824496A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-03-21 | 哈尔滨学院 | 一种机器人运动平衡的测试装置 |
CN115824496B (zh) * | 2023-01-10 | 2023-06-06 | 哈尔滨学院 | 一种机器人运动平衡的测试装置 |
CN116175646A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-05-30 | 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 | 一种双足机器人腿足零位标定装置 |
CN116175646B (zh) * | 2023-03-01 | 2023-09-19 | 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 | 一种双足机器人腿足零位标定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114235373B (zh) | 2024-04-02 |
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