CN115773867A - 一种机械手抓持性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手抓持性能测试装置及方法，包括装置主体，包括抓持组件、设置于抓持组件一侧的传感器组件，以及设置于抓持组件一侧的采集控制组件。本发明的有益效果为通过设置抓持组件和传感器组件相配合，获取机械手的抓持效率、抓持强度、防滑性、抓取周期参数，有助于机械手的设计、优化与横向比较，所测试的机械手范围广，实现对不同驱动方式机械手的指尖捏取和抓握等常见抓持方式进行性能测试，实现对刚性、柔性和软性手指的两指或多指机械手的性能测试，提高了设备利用率。

Description

一种机械手抓持性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及机械手抓持技术领域，特别是一种机械手抓持性能测试装置及方法。

背景技术

随着机械手的设计多样化，越来越需要一个统一的框架来评价它们各自的性能，来为研究人员和开发人员提供硬件和软件开发上的支持。同时在评估机械手的能力时，性能测试应该与机械臂和感知系统等其他系统组件无关。尽管可以直接从机械手获取性能指标的数据并得出定义的指标，但这些测量将基于被测系统的固有属性。因此，必须开发独立的测量系统来支持测试，以允许不同机械手之间的性能比较。

抓持效率是衡量手在面对不断增加的外力干扰时调节适当的抓持力抓持物体的能力，目的时为了最终使机械手在抓取物体过程中所产生的滑动最小化和所做的总功最小化，以此实现最小力稳定抓持，这对一些易碎、易损、易变形类物体的抓取尤为重要。抓持强度是对机器人手能够施加在物体上的最大力的一种力学度量。这种度量方法将得到机械手抓持各种物体时的有效稳态抓持力。抓取周期是机械手从已知的抓取前状态实现完全闭合，再返回到抓取前状态所需的最短时间。该性能指标是影响机械手的抓取效率的关键因素之一。防滑性是机械手抓持性能中的另一重要指标，它是机器手防滑能力的动力学度量。该指标是测量在一个可控拉力下，机械手与PVC管之间发生显著滑动时的最大拉力，其重点是研究机械手手指的固有表面摩擦特性。当手指与被抓物之间产生的摩擦力越大时，手指的防滑性就越好，并且通常会提高机械手抓取效率。专利CN 205607668 U提供了一种机械手测试平台，主要解决现有机械手在运行过程中重复性和可靠性低的问题。

专利CN 114838659 A公开了一种机械手测试装置，同时提出了一种机械手测试、标定方法。该专利结合视觉采集模块及其方法解决了机械手人工校准测试的效率低、准确度差、一致性差的问题。

专利CN 213274879 U发明了一种软体机械手扭矩测试装置，采用第一伞齿轮将输出扭矩分流成两组相同的扭矩参数独立进行测试，既减少了安装误差带来的影响，也避免了只有单个输出扭矩传感器测试而带来的误差。

专利CN 112536823 A公开了一种用于柔性机械手抓取寿命测试装置，可实现对柔性机械手的抓取寿命测试。

专利CN 114260943 A公开了一种写入有计算机软件的机器人测试装置，通过将弧形块进行多次变形，从而测试机械手抓取不同结构的物品性能。通过采用晃动抓取测试结构解决了不能对机械手测试抓取力的问题，但并不能直接准确测试出机械手抓取力的具体数值。

以上文献只是针对机械手重复定位精度、扭矩、使用寿命、抓持稳定性这些性能进行的测试，当前并没有相关文献和专利有直接针对机械手(手爪)的抓持效率、抓持强度、抓取周期和防滑性参数进行测试的研究。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种机械手抓持性能测试装置，其能够有助于机械手的标准化测试、以便比较不同设计的机械手之间的性能差别。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种机械手抓持性能测试装置，其包括装置主体，包括抓持组件、设置于抓持组件一侧的传感器组件，以及设置于抓持组件一侧的采集控制组件。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：抓持组件包括测试台、设置于测试台顶部的台钳、设置于台钳顶部的气动执行器、设置于气动执行器顶部的软性手指、设置于软性手指顶部的圆柱体外壳、设置于圆柱体外壳内部的六轴力传感器、设置于圆柱体外壳一侧的拉线，以及设置于拉线中部的弹簧。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：传感器组件包括线性平台、与线性平台顶部连接的调整件、设置于调整件一侧的滑块、与调整件一侧连接的S型拉力传感器，以及与S型拉力传感器一侧固定连接的拉环。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：采集控制组件包括线性模组控制柜、设置于线性模组控制柜一侧的空压机、与空压机一侧连接的减压阀、设置于空压机顶部的力数据采集卡、设置于力数据采集卡一侧的24V变压器、设置于变压器一侧的上位机，以及设置于线性平台顶部的机械手控制件。

一种机械手抓持性能测试方法，其包括：S1：打开空压机，设定适当压力；S2：用拉线将软性手指中的六轴力传感器、弹簧、S型拉力传感器依次连接，将圆柱体外壳粘贴PVC管X；S3：使用机械手控制件控制软性手指打开，然后将粘贴有PVC管X的圆柱体外壳与六轴力传感器装配好，以合适的放置方式放置在软性手指的待夹持区域；S4：控制软性手指用能稳定抓持圆柱体外壳的最小抓持力去抓持圆柱体外壳的最适抓持位置，同时在抓持后应及时在粘贴PVC管的圆柱体外壳最适当的夹持位置做好标记，便于进行重复多次夹持，减小误差；S5：打开S型拉力传感器、六轴力传感器测力分析软件和线性模组控制柜软件并各自调试、校准调零；S6：执行相应的线性驱动平台控制程序，控制线性平台匀速拉着圆柱体外壳运动，并记录整个线性平台运行过程中的物体所受拉力和抓持力；S7：当粘贴PVC管的圆柱体外壳和软性手指出现明显滑动时，停止线性平台、力分析采集软件的运行；S8：控制线性平台回到起始零点位置S9：选取线性平台运行中的多个时间点所对应的拉力和抓持力，利用机械手抓持效率公式计算抓持效率；S10：多次重复步骤S3～S9，求取线性平台运行同一时间点下的抓持效率。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：步骤S1中：所设定输出压力应保证在气动执行器的额定压力之内，根据日常使用过程中所需要的压力或需要研究的某一压力值来设定。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：步骤S2中：弹簧应放置在S型拉力传感器与粘贴有PVC管的圆柱体外壳的中间，拉线的长度应保证在测试初始位置下松弛。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：放置方式应保证六轴力传感器测力位置与软性手指的主要夹持方向一致。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：应用对象为具有感知滑动或摩擦力的能力类型的机械手，并能够调整软性手指的抓持力F_g使其随着干扰外力F_p的增加而增加。

作为本发明机械手抓持性能测试装置的一种优选方案，其中：软性手指抓持效率定义为某一时刻被抓物所受的外部干扰力与软性手指对物体的抓持力的比值

本发明的有益效果：本发明通过抓持组件和传感器组件相配合，获取机械手的抓持效率、抓持强度、防滑性、抓取周期参数，有助于机械手的设计、优化与横向比较，实现对不同驱动方式机械手的指尖捏取和抓握等常见抓持方式进行性能测试，实现对刚性、柔性和软性手指的两指或多指机械手的性能测试，提高了设备利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为机械手抓持性能测试装置的整体结构示意图。

图2为机械手抓持性能测试装置的抓持组件和传感器组件结构示意图。

图3为机械手抓持性能测试装置的抓持组件结构示意图。

图4为机械手抓持性能测试装置的圆柱体外壳和PVC管粘贴示意图。

图5为机械手抓持性能测试装置的软性手指形变示意图。

图6为机械手抓持性能测试装置的软性手指结构示意图。

图7为机械手抓持性能测试方法的轴向防滑性测试示意图。

图8为机械手抓持性能测试方法的径向防滑性测试示意图。

图9为机械手抓持性能测试方法的抓持效率测试流程示意图。

图10为机械手抓持性能测试方法的抓持强度测试流程示意图。

图11为机械手抓持性能测试方法的抓持力随时间的变化曲线示意图。

图12为机械手抓持性能测试方法的抓持防滑性测试流程示意图。

图13为机械手抓持性能测试方法的拉力随时间变化曲线图示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～6，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种机械手抓持性能测试装置，其能够助于机械手的标准化测试、以便比较不同设计的机械手之间的性能差别。

具体的，装置主体100，包括抓持组件101、设置于抓持组件101一侧的传感器组件102，以及设置于抓持组件101一侧的采集控制组件103

进一步的，抓持组件101包括测试台101a、设置于测试台101a顶部的台钳101b、设置于台钳101b顶部的气动执行器101c、设置于气动执行器101c顶部的软性手指101d、设置于软性手指101d顶部的圆柱体外壳101e、设置于圆柱体外壳101e内部的六轴力传感器101f、设置于圆柱体外壳101e一侧的拉线101g，以及设置于拉线101g中部的弹簧101h。

进一步的，传感器组件102包括线性平台102a、与线性平台102a顶部连接的调整件102b、设置于调整件102b一侧的滑块102c、与调整件102b一侧连接的S型拉力传感器102d，以及与S型拉力传感器102d一侧固定连接的拉环102e。

较佳的是，拉线101g将六轴力传感器101f和S型拉力传感器102d连接，弹簧101h应在S型拉力传感器102d与粘贴有PVC圆柱体外壳101e的六轴传感器101f的中间，其目的是利用弹簧101h的缓冲能力，得到更加稳定的拉力数据；同时拉线101g的长度应保证在测试初始位置下松弛，以保证在测试时避免因拉线连接过紧而导致丢失拉持初期的数据，保证数据的完整性。

进一步的，采集控制组件103包括线性模组控制柜103a、设置于线性模组控制柜103a一侧的空压机103b、与空压机103b一侧连接的减压阀103c、设置于空压机103b顶部的力数据采集卡103d、设置于力数据采集卡103d一侧的24V变压器103e、设置于变压器103e一侧的上位机103f，以及设置于线性平台102a顶部的机械手控制件103g。

应说明的是，线性平台102a的作用是控制线性平台102a上的滑块102c带动S型传感器102d沿着远离软性手指101d的方向运动，来为系统提供沿轴线方向不变、大小持续增加的拉力，S型传感器102d固定与高度调整件102b固定在线性平台102a的滑块上，中间留有一定长度的滑槽，用于S型传感器102d的固定与高度的调节，S型传感器102d通过螺栓固定在S型传感器102d固定与高度调整件102b上，通过松紧螺栓可实现S型传感器102d的固定与高度调节，拉环102e与S型传感器102d通过螺纹螺孔相连接，为S型传感器102d提供拉线101g固定位置，台钳101b的固定位置要保证台钳101b的中轴线与拉环102e的中轴线在同一水平面上。

软性手指101d相对于同尺寸型号的Festo-DHAS-80软性手指，在材料、尺寸和驱动方式完全相同的情况下，我们通过仿真试验从以下性能参数上做了对比，如下表所示

由实验结果可知，Penguin手指抓取时对被抓物所能提供的最大抓持力更大，约是同尺Festo自适应手指的1.78倍，因此可以更加牢固地抓持物体。且由于当被抓物所受最大等效应力越大，物体就越容易发生变形受损，相同位移情况下Penguin抓取时被抓物的最大等效应力是Festo的0.55倍，且从应力云图上可以看到应力分布更为均匀，在抓取易碎物体更不容易发生局部损坏。

对于手指来说，过大的应力集中一样可以造成手指的失效，因此也需要对手指所受的最大应力进行研究优化。对比最大等效应力值，Festo的最大等效应力值约是Penguin手指的1.98倍。由此可知，在使用相同材料制造而成的两种类型手指时，Festo手指在使用过程中更容易发生变形失效，Penguin手指的使用寿命会更长。

该软性手指主要是由前梁、后梁、悬臂梁(肋条)、底座四部分组成。其整体轮廓尺寸，手指高为80mm，底座宽为38mm，手指厚为15mm。该手指设计具有以下特点：

该手指在抓取前期，即被抓物与手指之间发生较小相对位移时，手指前梁与被抓物接触并进行自适应抓取，且此时由于手指前梁形变量较小，与后梁连接的悬臂梁(肋条)并没有起支撑作用。这种接触方式可以在接触前期使前梁更好地将物体包裹起来，以实现初期的稳定抓取；

随着抓持过程的进行，被抓物与手指之间相对位移持续增大，手指前梁形变量也随之不断加大，前梁与悬臂梁逐渐接触，并由于两种的相互挤压，悬臂梁发生了弯曲变形。此时，悬臂梁可为前梁提供一定的支持力，以保证手爪更加稳定地抓持物体；

随着相对位移的持续加大，前梁与悬臂梁接触点的位置也在悬臂梁表面发生着相对滑动，悬臂梁对前梁的支反力的大小也随着悬臂梁的弯曲变形程度的加大而增大，从而达到一种变刚度效果。这种变刚度效果可以保证手指对物体施加抓持力的大小和方向处在一种稳定抓持的状态，保证抓取过程中的稳定性，同时也可以使得物体所受抓持力更加均匀；

悬臂梁结构还起到力传递作用。在抓持过程中，悬臂梁可以将前梁所受力较为均匀地传递到手指后梁上，相对于Festo自适应手指其应力集中在横梁和前后梁的接触处来说，本手指结构从一定程度上可以延长手指使用寿命。

综上，本发明通过抓持组件和传感器组件相配合，获取机械手的抓持效率、抓持强度、防滑性、抓取周期参数，有助于机械手的设计、优化与横向比较，实现对不同驱动方式机械手的指尖捏取和抓握等常见抓持方式进行性能测试，实现对刚性、柔性和软性手指的两指或多指机械手的性能测试，提高了设备利用率。

实施例2

参照图1～13，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种机械手抓持性能测试方法，其能够对两指或多指机械手的刚性、柔性和软性手指的抓持效率测试。

具体的，S1：打开空压机103b，设定适当压力；

S2：用拉线101g将软性手指101d中的六轴力传感器101f、弹簧101h、S型拉力传感器102d依次连接，将圆柱体外壳101e粘贴PVC管X；

S3：使用机械手控制件103g控制软性手指101d打开，然后将粘贴有PVC管X的圆柱体外壳101e与六轴力传感器101f装配好，以合适的放置方式放置在软性手指101d的待夹持区域；

S4：控制软性手指101d用能稳定抓持圆柱体外壳101e的最小抓持力去抓持圆柱体外壳101e的最适抓持位置，同时在抓持后应及时在粘贴PVC管X的圆柱体外壳101e最适当的夹持位置做好标记，便于进行重复多次夹持，减小误差；

S5：打开S型拉力传感器102d、六轴力传感器101f测力分析软件和线性模组控制柜103a软件并各自调试、校准调零；

S6：执行相应的线性驱动平台控制程序，控制线性平台102a匀速拉着圆柱体外壳101e运动，并记录整个线性平台102a运行过程中的物体所受拉力和抓持力；

S7：当粘贴PVC管X的圆柱体外壳101e和软性手指101d出现明显滑动时，停止线性平台102a、力分析采集软件的运行；

S8：控制线性平台102a回到起始零点位置

S9：选取线性平台102a运行中的多个时间点所对应的拉力和抓持力，利用机械手抓持效率公式计算抓持效率；

S10：多次重复步骤S3～S9，求取线性平台运行同一时间点下的抓持效率。

进一步的，步骤S1中：所设定输出压力应保证在气动执行器101c的额定压力之内，根据日常使用过程中所需要的压力或需要研究的某一压力值来设定。

进一步的，步骤S2中：弹簧101h应放置在S型拉力传感器102d与粘贴有PVC管X的圆柱体外壳101e的中间，拉线101g的长度应保证在测试初始位置下松弛。

进一步的，放置方式应保证六轴力传感器101f测力位置与软性手指101d的主要夹持方向一致。

进一步的，应用对象为具有感知滑动或摩擦力的能力类型的机械手，并能够调整机械手的抓持力F_g使其随着干扰外力F_p的增加而增加。

进一步的，软性手指101d抓持效率定义为某一时刻被抓物所受的外部干扰力与软性手指101d对物体的抓持力的比值

应说明的是，应保证拉环102e轴心与圆柱体外壳101e在同一高度，避免因不同轴而导致拉力测量误差，放置方式应保证六轴力传感器101f测力位置与软性手指101d的主要夹持方向一致。因为不同的软性手指101d由于手指数、手指分布方式的不同等原因，其主要的抓持力的方向也不相同，为了更准确地表征机械手的性能参数，我们选用机械手的最佳的抓持力方向进行测试，圆柱体外壳101e粘贴一层PVC管X的原因是为了利用PVC管X表面材质的一致性，该一致性可以防止圆柱体表面与机械手指之间发生卡死或者产生其他影响。同时，选择了圆柱形外壳进行抓取，目的在于研究手与被抓物体接触点最多的情况下抓持性能。

实施例3

参照图1～13，为本发明第三个实施例，该实施例提供了一种机械手抓持性能测试方法，其能够对机械手的抓持强度进行测试。

测试方法：V1：打开空压机103b，利用减压阀103c设定一个适当的输出压力，该输出压力应保证在气动执行器101c的额定压力之内，根据日常使用过程中所需要的压力或需要研究的某一压力值来设定；

V2：将六轴力传感器101f与力数据采集卡103d和上位机103f相连接，打开力数据采集软件并进行相应的调试以保证与六轴力传感器101f保持正常的通讯连接；

V3：使用力数据采集软件对六轴力传感器101f进行校准，以保证六轴力传感器101f采集数据的准确性；

V4：使用机械手控制件103g控制机械手打开，然后将与圆柱体外壳101e装配好的六轴力传感器101f以合适的放置方式放置在软性手指101d夹持区域；

V5：控制机械手闭合，保证软性手指101d按照要求在适当位置将六轴力传感器101f稳定抓持，在稳定抓持后要在圆柱体外壳101e的夹持位置做好标记，便于进行重复多次进行试验，减小误差；

V6：利用上位机103f中的力数据采集软件对所采集到的数据进行处理保存；

V7：将V4～V7步骤进行多次实验，选取每组力数据中的准静态力作为每次抓持的最大抓持力，求取最大抓持力的平均值F_g-m。选择准静态抓持力进行评估，是因为它们消除了冲击效应，能更准确地代表软性手指101d的真实抓持力。

应说明的是，放置方式应保证六轴力传感器101f测力位置与软性手指101d的主要夹持方向一致。因为不同的机械手由于手指数、手指分布方式的不同等原因，其主要的抓持力的方向也不相同，为了更准确地表征软性手指101d的性能参数，我们选用机械手的最佳的抓持力方向进行测试，在步骤V7中选择准静态抓持力进行评估，是因为它们消除了冲击效应，能更准确地代表软性手指101d的真实抓持力，在步骤V5中，在稳定抓持后要在圆柱体外壳101e的夹持位置做好标记，便于进行重复多次进行试验，减小误差，可通过设计不同形状的外壳对不同形状的抓持物进行抓持研究；

重复执行V4和V5两个步骤，且每次都以机械手执行器最大运行速度连续执行抓取、释放动作，每次抓取都实现完全抓取，通过上位机103f中的六轴力传感器数据采集分析软件观察采集所得力数据曲线是否出现准静态抓持力曲线，如“机械手抓持强度测试中抓持力随时间的变化曲线”图中所示，每次释放都完全张开回到初始状态。然后求取平均值，我们就能得到机械手的抓取周期T_g。

机械手每次的抓取周期计算公式：T＝T₁-T₂

T₁、T₂分别为机械手前后两次达到完全释放状态的时间。

实施例4

参照图1～13，为本发明第四个实施例，该实施例提供了一种机械手抓持性能测试方法，其能够对机械手的防滑性进行测试。

测试方法：A1:打开空压机103b，利用减压阀103c设定一个适当的输出压力，该输出压力应保证在气动执行器101c的额定压力之内，根据日常使用过程中所需要的压力或需要研究的某一压力值来设定；

A2：打开上位机103f中的线性模组控制软件、拉力传感器数据采集处理软件并进行相应的调试，其中包括将线性模组控制软件调整至零点位置及将六轴力传感器101f归零，保证测得数据的准确性及上位机103f与线性模组和六轴力传感器101f通讯正常；

A3：利用拉线101g和弹簧101h将S型拉力传感器102d和PVC管X连接，弹簧101h应在S型拉力传感器102d与PVC管X中间，目的是利用弹簧101h的缓冲能力，得到更加稳定的拉力数据；拉线101g的长度应保证在测试初始位置下松弛，以保证在测试时避免因拉线连接过紧而导致丢失拉持初期的数据，保证数据的完整性；

A4：控制机械手将PVC管X稳定夹持，夹持位置应在PVC管X的中部，此时拉线应满足A3步骤中的条件，处于松弛状态；

A5：开启S型拉力传感器102d采集软件进行采集，然后在线性模组控制软件中运行已在控制软件中提前编写好的相应的线性平台运动控制程序控制线性平台运行；

A6：当线性平台102a拉动PVC管X与软性手指101d之间出现严重的相对滑动时，停止线性平台102a运行与拉力采集软件的采集，记录在出现严重滑移之前可获得的最大拉力，记录此时上位机显示在此过程中的拉力峰值，即最大拉力，保存数据；

A7：控制机械手打开，将线性驱动装置归零；

A8：采用不同直径的PVC管X多次重复A2～A6步骤，处理数据，求取最大拉力的平均值，得F_p-m。

应说明的是，同直径的PVC管X测试10次以上，在更换不同直径的PVC管X测试时，需调整S型传感器的高度，保证拉环与管心在同一高度，PVC管X采用标准化PVC管X有助于国内外统一测试标准，便于比较机械手性能，圆柱形管表面特性几乎一致，可以防止表面与机械手产生卡死或者产生其他影响，圆柱形管道有各种标准直径，易于选取尺寸与机器人手的体积测量能力相适应，选择了圆柱形工件上的包覆抓取，以研究在最大夹持功率和最高数量的手与物体接触点下的抗滑能力，在包裹抓持下使用圆柱形，可以消除物体与手指抓持的不理想行为，可以对轴向防滑性即机械手的手指在抓持物体时，防止物体受力后向机械手两侧滑动的抓持性能和径向防滑性即机械手在抓持物体时，防止物体沿手指顶端方向滑动的抓持性能，即防跳脱能力。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种机械手抓持性能测试装置，其特征在于：包括，

装置主体(100)，包括抓持组件(101)、设置于所述抓持组件(101)一侧的传感器组件(102)，以及设置于所述抓持组件(101)一侧的采集控制组件(103)。

2.如权利要求1所述的机械手抓持性能测试装置，其特征在于：所述抓持组件(101)包括测试台(101a)、设置于所述测试台(101a)顶部的台钳(101b)、设置于所述台钳(101b)顶部的气动执行器(101c)、设置于所述气动执行器(101c)顶部的软性手指(101d)、设置于所述软性手指(101d)顶部的圆柱体外壳(101e)、设置于所述圆柱体外壳(101e)内部的六轴力传感器(101f)、设置于所述圆柱体外壳(101e)一侧的拉线(101g)，以及设置于所述拉线(101g)中部的弹簧(101h)。

3.如权利要求2所述的机械手抓持性能测试装置，其特征在于：所述传感器组件(102)包括线性平台(102a)、与所述线性平台(102a)顶部连接的调整件(102b)、设置于所述调整件(102b)一侧的滑块(102c)、与所述调整件(102b)一侧连接的S型拉力传感器(102d)，以及与所述S型拉力传感器(102d)一侧固定连接的拉环(102e)。

4.如权利要求2或3所述的机械手抓持性能测试装置，其特征在于：所述采集控制组件(103)包括线性模组控制柜(103a)、设置于所述线性模组控制柜(103a)一侧的空压机(103b)、与所述空压机(103b)一侧连接的减压阀(103c)、设置于所述空压机(103b)顶部的力数据采集卡(103d)、设置于所述力数据采集卡(103d)一侧的24V变压器(103e)、设置于所述变压器(103e)一侧的上位机(103f)，以及设置于所述线性平台(102a)顶部的机械手控制件(103g)。

5.一种机械手抓持性能测试方法，其特征在于：包括权利要求1～4任一所述的机械手抓持性能测试装置；以及，

S1：打开所述空压机(103b)，设定适当压力；

S2：用所述拉线(101g)将所述软性手指(101d)中的所述六轴力传感器(101f)、所述弹簧(101h)、所述S型拉力传感器(102d)依次连接，将所述圆柱体外壳(101e)粘贴PVC管(X)；

S3：使用所述机械手控制件(103g)控制所述软性手指(101d)打开，然后将粘贴有所述PVC管(X)的所述圆柱体外壳(101e)与所述六轴力传感器(101f)装配好，以合适的放置方式放置在所述软性手指(101d)的待夹持区域；

S4：控制所述软性手指(101d)用能稳定抓持所述圆柱体外壳(101e)的最小抓持力去抓持所述圆柱体外壳(101e)的最适抓持位置，同时在抓持后应及时在粘贴所述PVC管(X)的所述圆柱体外壳(101e)最适当的夹持位置做好标记，便于进行重复多次夹持，减小误差；

S5：打开所述S型拉力传感器(102d)、所述六轴力传感器(101f)测力分析软件和所述线性模组控制柜(103a)软件并各自调试、校准调零；

S6：执行相应的线性驱动平台控制程序，控制所述线性平台(102a)匀速拉着所述圆柱体外壳(101e)运动，并记录整个所述线性平台(102a)运行过程中的物体所受拉力和抓持力；

S7：当粘贴所述PVC管(X)的所述圆柱体外壳(101e)和所述软性手指(101d)出现明显滑动时，停止所述线性平台(102a)、力分析采集软件的运行；

S8：控制所述线性平台(102a)回到起始零点位置

S9：选取所述线性平台(102a)运行中的多个时间点所对应的拉力和抓持力，利用机械手抓持效率公式计算抓持效率；

S10：多次重复步骤S3～S9，求取线性平台运行同一时间点下的抓持效率。

6.如权利要求5所述的机械手抓持性能测试方法，其特征在于：所述步骤S1中：所设定输出压力应保证在所述气动执行器(101c)的额定压力之内，根据日常使用过程中所需要的压力或需要研究的某一压力值来设定。

7.如权利要求6所述的机械手抓持性能测试方法，其特征在于：所述步骤S2中：所述弹簧(101h)应放置在所述S型拉力传感器(102d)与粘贴有所述PVC管(X)的所述圆柱体外壳(101e)的中间，所述拉线(101g)的长度应保证在测试初始位置下松弛。

8.如权利要求7所述的机械手抓持性能测试方法，其特征在于：放置方式应保证所述六轴力传感器(101f)测力位置与所述软性手指(101d)的主要夹持方向一致。

9.如权利要求8所述的机械手抓持性能测试方法，其特征在于：应用对象为具有感知滑动或摩擦力的能力类型的机械手，并能够调整所述软性手指(101d)的抓持力F_g使其随着干扰外力F_p的增加而增加。

10.如权利要求6～8任一所述的机械手抓持性能测试方法，其特征在于：所述软性手指(101d)抓持效率定义为某一时刻被抓物所受的外部干扰力与所述软性手指(101d)对物体的抓持力的比值

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