CN115855477A - 用于机器人关节性能测试的装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明用于机器人关节性能测试的装置及测试方法涉及一种测试装置及方法。其目的是为了提供一种能够对机器人关节的多项性能快速进行测试、操作简便、效率高的用于机器人关节性能测试的装置及测试方法。本发明用于机器人关节性能测试的装置包括测试平台，测试平台上设置有关节固定底座，关节固定底座上方设置有连杆，连杆的中部设置有关节安装位，连杆向两侧伸出，一侧与力传感器固定连接，另一侧设置有位移测量装置的测量点位，力传感器和位移测量装置均设置在水平和竖直两个方向上，力传感器上连接有加载装置。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种用于机器人关节性能测试的装置及测试方法。
背景技术
串联臂式机器人正在被逐步应用在各个领域，不断扩展的应用范围对机器人的性能提出了更多元化的需求。而作为机器人的重要构成部件，转动关节的性能直接影响机器人的综合表现。
在研发生产机器人关节的过程中，需要对关节性能进行可靠地评估，以验证关节的各项实际性能是否达到设计指标。目前进行负载测试的常用方法是将关节固定，在关节输出端挂载连杆和不同质量的负载块。此种方法操作复杂，改变负载值只能通过更换连杆或负载块实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够对机器人关节的多项性能快速进行测试、操作简便、效率高的用于机器人关节性能测试的装置及测试方法。
本发明提供的一个技术方案，一种用于机器人关节性能测试的装置，包括测试平台，测试平台上设置有关节固定底座，关节固定底座上方设置有连杆，连杆的中部设置有关节安装位，连杆向两侧伸出，一侧与力传感器固定连接，另一侧设置有位移测量装置的测量点位，力传感器和位移测量装置均设置在水平和竖直两个方向上，力传感器上连接有加载装置。
本发明用于机器人关节性能测试的装置，其中所述关节固定底座上设置有固定端转接板，固定端转接板的上方设置有输出端转接板，输出端转接板与连杆固定连接。
本发明用于机器人关节性能测试的装置，其中所述关节固定底座上设置有位移测试底座，位移测试底座上设置有位于水平方向和竖直方向的位移测量装置。
本发明用于机器人关节性能测试的装置，其中所述位移测量装置为千分表或激光位移传感器。
本发明用于机器人关节性能测试的装置，其中所述关节固定底座上设置有加载测试底座，加载装置通过轴承与连杆上的力传感器连接，并穿过连杆与加载测试底座连接。
本发明用于机器人关节性能测试的装置，其中所述连杆上的测量点位设置在水平方向和竖直方向，与位移测量装置探头的位置一一相对。
本发明提供的另一个技术方案，一种用于机器人关节性能测试的测试方法，采用上述性能测试的装置，进行关节的抗弯矩刚度、抗扭矩刚度和力传感器精度的测试，测试步骤包括：
准备工作，压力及位移归零：松开加载装置上的螺栓，使力传感器读数回零；将位移测量装置的探头垂直置于连杆的位移测量点位处，将位移测量装置读数置零；
施加弯矩进行测试：将竖直方向的加载螺栓逐渐拧紧，对待测试关节施加弯矩，直至弯矩达到待测试关节可承受的最大值，期间记录竖直方向的力传感器与测量装置的对应的数据；
施加扭矩进行测试：将水平方向的加载螺栓逐渐拧紧，对待测试关节施加扭矩，直至扭矩达到待测试关节可承受的最大值，期间记录水平方向的力传感器与位移测量装置的对应的数据，同时采集记录待测试关节上力矩传感器的对应数据；
数据分析：根据加载在待测试关节上的弯矩值与对应的待测试关节的弯曲变形量，计算关节抗弯矩刚度；根据加载在待测试关节上的扭矩值与对应的待测试关节的扭转变形量，计算关节抗扭矩刚度；根据加载在待测试关节上的扭矩值与对应的待测试关节的力矩传感器的读数，计算待测试关节力矩传感器的精度。
本发明用于机器人关节性能测试的测试方法，其中所述抗弯矩刚度的值为弯矩载荷与弯曲变形的比值。
本发明用于机器人关节性能测试的测试方法，其中所述抗扭矩刚度的值为扭矩载荷与扭矩变形的比值。
本发明用于机器人关节性能测试的测试方法，其中所述力传感器精度的值为扭矩载荷与力传感器测量值的差与扭矩载荷的比值。
本发明用于机器人关节性能测试的装置及测试方法与现有技术不同之处在于，本发明用于机器人关节性能测试的装置采用螺纹拧紧的方式进行加载，相比于挂载负载块的方式，使用更小更轻的结构实现了负载可以大幅度地改变，操作更便捷；采用力传感器间接采集力矩信息，相比于使用力矩传感器，可靠性高，成本降低；可从多方向进行加载和位移测量，便于对机器人关节的抗弯抗扭等多项性能指标进行测试；通过测量连杆上距离关节中心较远的点的位移来间接测试关节变形，可将不便测量的微小角度变形放大为便于测量的较大尺度的位移；连杆的位移测量区与力加载区分开设置，分别位于关节输出端的两侧，力加载过程中测量端的连杆不受载荷，因此不会发生形变引入额外的系统误差。
下面结合附图对本发明的用于机器人关节性能测试的装置及测试方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明用于机器人关节性能测试的装置的结构示意图；
图2为本发明用于机器人关节性能测试的装置中连杆的结构示意图；
图3为本发明用于机器人关节性能测试的装置中加载装置的安装结构示意图；
图4为图3中的左视图；
图5为图4中A-A向剖视图；
图中标记示意为：1-测试平台；2-位移测试底座；3-位移测量装置；4-连杆；5-输出端转接板；6-力传感器；7-加载测试底座；8-加载装置；9-关节固定底座；10-固定端转接板；11-待测试关节；12-测量点位；13-关节安装位；14-力传感器安装位；15-轴承；16-螺栓。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明用于机器人关节性能测试的装置包括测试平台1，测试平台1可以提供水平工作面用于固定整套测量装置，具备足够的刚度，减小因为工作面形变引入额外的系统误差。
测试平台1上安装有关节固定底座9、位移测试底座2和加载测试底座7。关节固定底座9采用卧式结构以提高刚度减小自身形变。关节固定底座9上固定安装有固定端转接板10，固定端转接板10与待测试关节11的固定端固定连接。
固定端转接板10的正上方设置有输出端转接板5，输出端转接板5与待测试关节11的输出端固定连接。固定端转接板10和输出端转接板5用于将待测试关节11固定在测试系统中，转接板的连接孔位的尺寸与待测试关节11的法兰连接尺寸相匹配。
如图2所示，输出端转接板5的上方固定连接有连杆4。连杆4的中部设置有关节安装位13，用于固定连接输出端转接板5，即连接待测试关节11的输出端。连杆4向两侧伸出，一侧与力传感器6固定连接，另一侧设置有位移测量装置3的测量点位12。
如图3-图5所示，力传感器6有两个，分别位于水平方向和竖直方向。力传感器6安装在连杆4水平方向和竖直方向上加工的力传感器安装位14上。力传感器6上安装有加载装置8，两个加载装置8分别位于水平方向和竖直方向，两个加载装置8的轴线相互垂直。两个加载装置8分别通过轴承15与连杆4上水平方向和竖直方向的力传感器6连接，并穿过连杆4与加载测试底座7连接。通过轴承15连接可以确保加载装置8对力传感器6只施加轴向的压力，不引入摩擦转矩。力传感器6用于测量加载装置8施加在连杆4上的压力的大小，通过拧紧加载装置8上的螺栓16即可实现对连杆4施加压力，结合力传感器6与待测试关节11中心的距离，即可计算出施加在待测试关节11上的转矩或弯矩大小。
位移测试底座2上安装有位移测量装置3。本实施例中，位移测量装置3为千分表，在其他实施例中，也可以是激光位移传感器或其他位移测量设备。位移测量装置3为两个，分别位于水平方向和竖直方向。连杆4上的测量点位12也设置有两个，分别位于水平方向和竖直方向，与位移测量装置3探头的位置一一相对。测量点位12所在的连杆4一端不受载荷，因此不会发生形变引入误差。位移测量装置3可以测量连杆4上各测量点的位移值，结合测量位置与待测试关节11中心的距离，即可计算出待测试关节11的输出端相对于固定端的角转动量。
利用本发明的机器人关节性能测试的装置能够进行关节的抗弯矩刚度、抗扭矩刚度、力传感器6精度等的测试，测试步骤为：
（1）压力及位移归零：松开加载装置8上的螺栓16，使力传感器6读数回零，此时待测试关节11处于自由状态；将位移测量装置3的探头垂直置于连杆4的位移测量点位12处，将位移测量装置3读数置零；
（2）施加弯矩进行测试：将竖直方向的加载螺栓16逐渐拧紧，对待测试关节11施加弯矩，直至弯矩达到待测试关节11可承受的最大值，期间记录竖直方向的力传感器6与位移测量装置3的对应的数据；
（3）施加扭矩进行测试：将水平方向的加载螺栓16逐渐拧紧，对待测试关节11施加扭矩，直至扭矩达到待测试关节11可承受的最大值，期间记录水平方向的力传感器6与位移测量装置3的对应的数据，同时采集记录待测试关节11上力矩传感器的对应数据；
（4）数据分析：根据加载在待测试关节11上的弯矩值与对应的待测试关节11的弯曲变形量，计算关节抗弯矩刚度：
根据加载在待测试关节11上的扭矩值与对应的待测试关节11的扭转变形量，计算关节抗扭矩刚度：
根据加载在待测试关节11上的扭矩值与对应的待测试关节11的力矩传感器的读数，计算待测试关节11力矩传感器的精度：
本发明用于机器人关节性能测试的装置具有以下优点：
1．采用螺纹拧紧的方式进行加载，相比于挂载负载块的方式，使用更小更轻的结构实现了负载可以大幅度地改变，操作更便捷；
2．采用力传感器间接采集力矩信息，相比于使用力矩传感器，可靠性高，成本降低；
3．可从多方向进行加载和位移测量，便于对机器人关节的抗弯抗扭等多项性能指标进行测试；
4．通过测量连杆上距离关节中心较远的点的位移来间接测试关节变形，可将不便测量的微小角度变形放大为便于测量的较大尺度的位移；
5．连杆的位移测量区与力加载区分开设置，分别位于关节输出端的两侧，力加载过程中测量端的连杆不受载荷，因此不会发生形变引入额外的系统误差。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：包括测试平台，测试平台上设置有关节固定底座，关节固定底座上方设置有连杆，连杆的中部设置有关节安装位，连杆向两侧伸出，一侧与力传感器固定连接，另一侧设置有位移测量装置的测量点位，力传感器和位移测量装置均设置在水平和竖直两个方向上，力传感器上连接有加载装置。
2.根据权利要求1所述的用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：所述关节固定底座上设置有固定端转接板，固定端转接板的上方设置有输出端转接板，输出端转接板与连杆固定连接。
3.根据权利要求1所述的用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：所述关节固定底座上设置有位移测试底座，位移测试底座上设置有位于水平方向和竖直方向的位移测量装置。
4.根据权利要求1或3所述的用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：所述位移测量装置为千分表或激光位移传感器。
5.根据权利要求1所述的用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：所述关节固定底座上设置有加载测试底座，加载装置通过轴承与连杆上的力传感器连接，并穿过连杆与加载测试底座连接。
6.根据权利要求1所述的用于机器人关节性能测试的装置，其特征在于：所述连杆上的测量点位设置在水平方向和竖直方向，与位移测量装置探头的位置一一相对。
7.一种用于机器人关节性能测试的测试方法，其特征在于：采用权利要求1-6任意一项所述的性能测试的装置，进行关节的抗弯矩刚度、抗扭矩刚度和力传感器精度的测试，测试步骤包括：
准备工作，压力及位移归零：松开加载装置上的螺栓，使力传感器读数回零；将位移测量装置的探头垂直置于连杆的位移测量点位处，将位移测量装置读数置零；
施加弯矩进行测试：将竖直方向的加载螺栓逐渐拧紧，对待测试关节施加弯矩，直至弯矩达到待测试关节可承受的最大值，期间记录竖直方向的力传感器与测量装置的对应的数据；
施加扭矩进行测试：将水平方向的加载螺栓逐渐拧紧，对待测试关节施加扭矩，直至扭矩达到待测试关节可承受的最大值，期间记录水平方向的力传感器与位移测量装置的对应的数据，同时采集记录待测试关节上力矩传感器的对应数据；
数据分析：根据加载在待测试关节上的弯矩值与对应的待测试关节的弯曲变形量，计算关节抗弯矩刚度；根据加载在待测试关节上的扭矩值与对应的待测试关节的扭转变形量，计算关节抗扭矩刚度；根据加载在待测试关节上的扭矩值与对应的待测试关节的力矩传感器的读数，计算待测试关节力矩传感器的精度。
8.根据权利要求7所述的用于机器人关节性能测试的测试方法，其特征在于：所述抗弯矩刚度的值为弯矩载荷与弯曲变形的比值。
9.根据权利要求7所述的用于机器人关节性能测试的测试方法，其特征在于：所述抗扭矩刚度的值为扭矩载荷与扭矩变形的比值。
10.根据权利要求7所述的用于机器人关节性能测试的测试方法，其特征在于：所述力传感器精度的值为扭矩载荷与力传感器测量值的差与扭矩载荷的比值。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116673997A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-01 | 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司 | 一种用于水下救援机器人测试的模拟舱及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001038673A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-02-13 | Technol Res Assoc Of Medical & Welfare Apparatus | 水平多関節型ロボットアームのインピーダンス制御装置 |
| US20130111981A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-05-09 | Xi'an University Of Technology | Multi-axle joint shifting loading apparatus for processing center and detection method for static stiffness distribution |
| CN104458449A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-25 | 太原轨道交通装备有限责任公司 | 一种橡胶关节扭转、偏转试验装置以及试验方法 |
| CN105445023A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-30 | 西安交通大学 | 一种工业机器人关节减速器静态指标测试平台及测试方法 |
| CN105571648A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-05-11 | 重庆华数机器人有限公司 | 一种多功能机器人关节性能测试系统 |
| CN112894881A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-06-04 | 埃夫特智能装备股份有限公司 | 一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法 |
| CN113084812A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-09 | 吉林大学 | 一种机器人末端刚度性能评价方法 |
-
2023
- 2023-02-27 CN CN202310166265.8A patent/CN115855477A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001038673A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-02-13 | Technol Res Assoc Of Medical & Welfare Apparatus | 水平多関節型ロボットアームのインピーダンス制御装置 |
| US20130111981A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-05-09 | Xi'an University Of Technology | Multi-axle joint shifting loading apparatus for processing center and detection method for static stiffness distribution |
| CN104458449A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-25 | 太原轨道交通装备有限责任公司 | 一种橡胶关节扭转、偏转试验装置以及试验方法 |
| CN105445023A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-30 | 西安交通大学 | 一种工业机器人关节减速器静态指标测试平台及测试方法 |
| CN105571648A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-05-11 | 重庆华数机器人有限公司 | 一种多功能机器人关节性能测试系统 |
| CN112894881A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-06-04 | 埃夫特智能装备股份有限公司 | 一种工业机器人关节空程测试装置及其测量方法 |
| CN113084812A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-09 | 吉林大学 | 一种机器人末端刚度性能评价方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周留栓;贾庆轩;张晓东;: "机器人一体化关节性能测试系统的设计与实现" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116673997A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-01 | 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司 | 一种用于水下救援机器人测试的模拟舱及方法 |
| CN116673997B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-29 | 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司 | 一种用于水下救援机器人测试的模拟舱及方法 |
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