CN116604615B - 机器人关节测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供机器人关节测试装置，包括工作台，所述工作台顶部固定有桁架，且工作台表面上一侧设有尾端夹持机构，且尾端夹持机构顶部安装有机械臂，通过双向丝杆、调节螺杆和双向螺杆的配合下，针对机械臂的尺寸进行调节，使其应对不同尺寸的机械臂都能夹持稳定，提高装置的适用性，相对于现有技术，通过尾端夹持机构和前端夹持机构对机械臂的前后端夹持固定，随后通过尾端夹持机构带动机械臂底座的旋转和前端夹持机构带动机械臂的折叠展开，对机械臂进行多转轴多维度扭矩和磨损度的测试，通过配重机构对机械臂前端增加重量，模拟实际使用时机械臂在承重作用下，对扭矩和磨损度的影响，使得测试准确度更高。
Description
技术领域
本发明涉及机器人关节测试技术领域，具体为机器人关节测试装置。
背景技术
机器人通过多个关节的组合运动来实现不同自由度的运动轨迹输出，从而完成预设动作。机器人在工作过程中，负载对机器人的关节所施加的扭矩与弯矩均会对关节输出动力的稳定性造成影响，使关节的输出转矩出现波动。若输出转矩波动较大，可能引发关节振动，并产生较大噪音，关节容易磨损甚至损坏。因此，在机器人投入使用前，对其关节进行带载输出转矩波动性测试显得尤为重要。
专利CN115493819A提出一种机器人关节测试装置，通过固定架安装滑板、主动固定夹、主动固定夹调节槽、固定夹调节机构、主动固定夹块、主动固定夹块调节机构的设计，可对多种不同规模的关节机器人进行测试，机构安装底座顶部开设用于调节固定架安装滑板与固定件安装板之间间距的滑板活动槽，且主动固定夹设有用于调节与被动固定夹之间间距的固定夹调节机构，主动固定夹块同样设有主动固定夹块调节机构，也可进行调节，通过以上三点设计使固定架安装滑板与固定件安装板之间的间距、主动固定夹与被动固定夹之间的间距和主动固定夹块之间的间距皆可进行调节可适用于较短或较粗的关节机器人进行扭矩和磨损度的测试。
上述专利文献公开的技术方案通过两组可调节的夹持装置对关节机器人进行夹持固定，随后通过旋转测试机械人的扭矩耐受度，但是常见的关节机器人例如物流机械臂，本身有多个转轴和转动维度，依靠两个夹持点的旋转，只能测试单独的旋转维度，并且无法模拟实际使用场景进行测试，包括机械臂前端夹持物件承受的重量，这些都会对关节机器人扭矩和磨损度测试准确度产生一定的影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供机器人关节测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明结构新颖，通过尾端夹持机构和前端夹持机构对机械臂的前后端夹持固定，随后通过尾端夹持机构带动机械臂底座的旋转和前端夹持机构带动机械臂的折叠展开，对机械臂进行多转轴多维度扭矩和磨损度的测试，通过配重机构对机械臂前端增加重量，模拟实际使用时机械臂在承重作用下，对扭矩和磨损度的影响，使得测试准确度更高。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：机器人关节测试装置，包括工作台，所述工作台顶部固定有桁架，且工作台表面上一侧设有尾端夹持机构，且尾端夹持机构顶部安装有机械臂，所述机械臂底部沿尾端夹持机构转动，所述桁架上设有对机械臂前端夹持固定的前端夹持机构，且前端夹持机构一侧设有对机械臂前端配重模拟实际使用情景的配重机构，所述桁架表面上设有带动前端夹持机构水平移动的平移机构，所述机械臂的水平和竖直维度的转轴上均安装有扭矩传感器。
进一步的，所述尾端夹持机构包括安装座，所述安装座固定在工作台上，且安装座内部固定有第二电机，所述安装座顶部通过轴承转动安装有转盘，且第二电机输出端与转盘固定，所述转盘表面上开设有移动槽，且移动槽内部对称滑动连接有两个第三夹板，所述移动槽内部通过轴承转动安装有双向丝杆，且第三夹板底部啮合套接在双向丝杆的两端，所述第三夹板内侧表面上设置有防滑纹。
进一步的，所述平移机构包括单向丝杆，所述桁架顶部通过轴承转动安装有单向丝杆，且桁架一侧固定有第一电机，所述第一电机输出端与单向丝杆固定，所述单向丝杆表面上啮合套接有啮合板，且啮合板底部固定有滑框，所述滑框沿桁架水平滑动。
进一步的，所述前端夹持机构包括收纳框，所述滑框的两侧固定有收纳框，且收纳框内部滑动插接有伸出板，所述伸出板底部的内侧表面上固定有第一夹板，所述伸出板对应第一夹板的外侧啮合插接有调节螺杆，且调节螺杆一端通过轴承与第一夹板转动连接。
进一步的，所述第一夹板的内侧表面上通过轴承转动安装有圆盘，且圆盘表面上设置有橡胶层。
进一步的，所述配重机构包括安装框，所述机械臂前端靠近伸出板的位置套接有安装框，且安装框内部对称设有两个第二夹板，所述安装框对应两个第二夹板顶部的位置通过轴承转动安装有双向螺杆，且第二夹板顶部啮合套接在双向螺杆表面上。
进一步的，所述安装框两侧外壁上均固定有凸柱，且凸柱表面转动套接有转环，所述转环两侧固定有挂绳，且挂绳底部固定有放置框，所述放置框内部可添加配重块。
进一步的，所述安装框靠近收纳框的一侧固定有伸缩板，且伸缩板的伸长端通过转轴与收纳框外壁转动连接。
本发明的有益效果：本发明的机器人关节测试装置，包括工作台；桁架；平移机构；单向丝杆；啮合板；第一电机；滑框；前端夹持机构；收纳框；伸出板；第一夹板；圆盘；调节螺杆；配重机构；安装框；第二夹板；双向螺杆；伸缩板；凸柱；转环；挂绳；放置框；尾端夹持机构；安装座；第二电机；转盘；第三夹板；双向丝杆；移动槽；防滑纹；机械臂；
1.该机器人关节测试装置通过防滑纹和橡胶层的作用下，增加电夹板和圆盘对机械臂尾端和前端夹持时的摩擦力，使其在转动时能够保持稳定。
2.该机器人关节测试装置通过凸柱和转环的作用下，在安装框两侧凸柱上安装转环，在放置框内部放置配重块，通过重力和引力的作用下放有配重块的放置框在机械臂转动时保持垂直状态，防止配重块掉落。
3.该机器人关节测试装置通过双向丝杆、调节螺杆和双向螺杆的配合下，针对机械臂的尺寸进行调节，使其应对不同尺寸的机械臂都能夹持稳定，提高装置的适用性。
4.该机器人关节测试装置相对于现有技术，通过尾端夹持机构和前端夹持机构对机械臂的前后端夹持固定，随后通过尾端夹持机构带动机械臂底座的旋转和前端夹持机构带动机械臂的折叠展开，对机械臂进行多转轴多维度扭矩和磨损度的测试，通过配重机构对机械臂前端增加重量，模拟实际使用时机械臂在承重作用下，对扭矩和磨损度的影响，使得测试准确度更高。
附图说明
图1为本发明机器人关节测试装置的整体结构示意图；
图2为本发明机器人关节测试装置的尾端夹持机构结构示意图；
图3为本发明机器人关节测试装置的平移机构结构示意图；
图4为本发明机器人关节测试装置的前端夹持机构结构示意图；
图5为本发明机器人关节测试装置的配重机构结构示意图；
图中：1、工作台；2、桁架；3、平移机构；31、单向丝杆；32、啮合板；33、第一电机；34、滑框；4、前端夹持机构；41、收纳框；42、伸出板；43、第一夹板；44、圆盘；45、调节螺杆；5、配重机构；51、安装框；52、第二夹板；53、双向螺杆；54、伸缩板；55、凸柱；56、转环；57、挂绳；58、放置框；6、尾端夹持机构；61、安装座；62、第二电机；63、转盘；64、第三夹板；65、双向丝杆；66、移动槽；67、防滑纹；7、机械臂。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：机器人关节测试装置，包括工作台1，所述工作台1顶部固定有桁架2，且工作台1表面上一侧设有尾端夹持机构6，且尾端夹持机构6顶部安装有机械臂7，所述机械臂7底部沿尾端夹持机构6转动，所述桁架2上设有对机械臂7前端夹持固定的前端夹持机构4，且前端夹持机构4一侧设有对机械臂7前端配重模拟实际使用情景的配重机构5，所述桁架2表面上设有带动前端夹持机构4水平移动的平移机构3，所述机械臂7的水平和竖直维度的转轴上均安装有扭矩传感器，使用装置时，将机械臂7尾端和前端分别固定在尾端夹持机构6和前端夹持机构4内部，配合平移机构3进行水平和竖直维度的测试，通过转轴上扭矩传感器的数值传输到终端上进行数据统计和分离，通过配重机构5模拟机械臂7实际使用过程中携带重物转动时所受到的扭矩和磨损程度。
本实施例，所述尾端夹持机构6包括安装座61，所述安装座61固定在工作台1上，且安装座61内部固定有第二电机62，所述安装座61顶部通过轴承转动安装有转盘63，且第二电机62输出端与转盘63固定，所述转盘63表面上开设有移动槽66，且移动槽66内部对称滑动连接有两个第三夹板64，所述移动槽66内部通过轴承转动安装有双向丝杆65，且第三夹板64底部啮合套接在双向丝杆65的两端，所述第三夹板64内侧表面上设置有防滑纹67，转动双向丝杆65带动两个第三夹板64沿移动槽66移动对机械臂7底座夹持，开启第二电机62带动转盘63和机械臂7底座转动，对机械臂7的水平转动维度进行测试。
本实施例，所述平移机构3包括单向丝杆31，所述桁架2顶部通过轴承转动安装有单向丝杆31，且桁架2一侧固定有第一电机33，所述第一电机33输出端与单向丝杆31固定，所述单向丝杆31表面上啮合套接有啮合板32，且啮合板32底部固定有滑框34，所述滑框34沿桁架2水平滑动，所述前端夹持机构4包括收纳框41，所述滑框34的两侧固定有收纳框41，且收纳框41内部滑动插接有伸出板42，所述伸出板42底部的内侧表面上固定有第一夹板43，所述伸出板42对应第一夹板43的外侧啮合插接有调节螺杆45，且调节螺杆45一端通过轴承与第一夹板43转动连接，所述第一夹板43的内侧表面上通过轴承转动安装有圆盘44，且圆盘44表面上设置有橡胶层，转动调节螺杆45带动第一夹板43和圆盘44对机械臂7前端夹持，开启第一电机33带动单向丝杆31转到，啮合板32与单向丝杆31啮合带动滑框34沿桁架2移动，此时机械臂7通过连杆效应发生折叠或者展开的样式，而圆盘44夹持的部位同步转动，伸出板42和收纳框41保持竖直，伸出板42配合机械臂7前端高度的变化伸出收纳框41，进而模拟实际机械臂7竖直安装使用时，竖直方向上的转轴扭矩和磨损度测试。
本实施例，所述配重机构5包括安装框51，所述机械臂7前端靠近伸出板42的位置套接有安装框51，且安装框51内部对称设有两个第二夹板52，所述安装框51对应两个第二夹板52顶部的位置通过轴承转动安装有双向螺杆53，且第二夹板52顶部啮合套接在双向螺杆53表面上，所述安装框51两侧外壁上均固定有凸柱55，且凸柱55表面转动套接有转环56，所述转环56两侧固定有挂绳57，且挂绳57底部固定有放置框58，所述放置框58内部可添加配重块，所述安装框51靠近收纳框41的一侧固定有伸缩板54，且伸缩板54的伸长端通过转轴与收纳框41外壁转动连接，安装框51通过伸缩板54与收纳框41保持连接关系，由于收纳框41竖直保持竖直方向，因此在机械臂7前端折叠转动时，安装框51通过伸缩板54的伸长和转动保持与收纳框41连接，转动双向螺杆53带动两个第二夹板52靠近多机械臂7的两侧夹持固定，在安装框51两侧凸柱55上安装转环56，在放置框58内部放置配重块，通过重力和引力的作用下放有配重块的放置框58在机械臂7转动时保持垂直状态（过程中会晃动，但不至于让配重块脱落），防止配重块掉落。
使用装置时，转动双向丝杆65带动两个第三夹板64沿移动槽66移动对机械臂7底座夹持，转动调节螺杆45带动第一夹板43和圆盘44对机械臂7前端夹持，开启第一电机33带动单向丝杆31转到，啮合板32与单向丝杆31啮合带动滑框34沿桁架2移动，此时机械臂7通过连杆效应发生折叠或者展开的样式，而圆盘44夹持的部位同步转动，伸出板42和收纳框41保持竖直，伸出板42配合机械臂7前端高度的变化伸出收纳框41，进而模拟实际机械臂7竖直安装使用时，竖直方向上的转轴扭矩和磨损度测试，开启第二电机62带动转盘63和机械臂7底座转动，对机械臂7的水平转动维度进行测试，通过转轴上扭矩传感器的数值传输到终端上进行数据统计和分离，通过配重机构5模拟机械臂7实际使用过程中携带重物转动时所受到的扭矩和磨损程度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.机器人关节测试装置，包括工作台（1），其特征在于：所述工作台（1）顶部固定有桁架（2），且工作台（1）表面上一侧设有尾端夹持机构（6），且尾端夹持机构（6）顶部安装有机械臂（7），所述机械臂（7）底部沿尾端夹持机构（6）转动，所述桁架（2）上设有对机械臂（7）前端夹持固定的前端夹持机构（4），且前端夹持机构（4）一侧设有对机械臂（7）前端配重模拟实际使用情景的配重机构（5），所述桁架（2）表面上设有带动前端夹持机构（4）水平移动的平移机构（3），所述机械臂（7）的水平和竖直维度的转轴上均安装有扭矩传感器，所述平移机构（3）包括单向丝杆（31），所述桁架（2）顶部通过轴承转动安装有单向丝杆（31），且桁架（2）一侧固定有第一电机（33），所述第一电机（33）输出端与单向丝杆（31）固定，所述单向丝杆（31）表面上啮合套接有啮合板（32），且啮合板（32）底部固定有滑框（34），所述滑框（34）沿桁架（2）水平滑动，所述前端夹持机构（4）包括收纳框（41），所述滑框（34）的两侧固定有收纳框（41），且收纳框（41）内部滑动插接有伸出板（42），所述伸出板（42）底部的内侧表面上固定有第一夹板（43），所述伸出板（42）对应第一夹板（43）的外侧啮合插接有调节螺杆（45），且调节螺杆（45）一端通过轴承与第一夹板（43）转动连接，所述第一夹板（43）的内侧表面上通过轴承转动安装有圆盘（44），且圆盘（44）表面上设置有橡胶层，所述配重机构（5）包括安装框（51），所述机械臂（7）前端靠近伸出板（42）的位置套接有安装框（51），且安装框（51）内部对称设有两个第二夹板（52），所述安装框（51）对应两个第二夹板（52）顶部的位置通过轴承转动安装有双向螺杆（53），且第二夹板（52）顶部啮合套接在双向螺杆（53）表面上，所述安装框（51）两侧外壁上均固定有凸柱（55），且凸柱（55）表面转动套接有转环（56），所述转环（56）两侧固定有挂绳（57），且挂绳（57）底部固定有放置框（58），所述放置框（58）内部可添加配重块，所述安装框（51）靠近收纳框（41）的一侧固定有伸缩板（54），且伸缩板（54）的伸长端通过转轴与收纳框（41）外壁转动连接。
2.根据权利要求1所述的机器人关节测试装置，其特征在于：所述尾端夹持机构包括安装座（61），所述安装座（61）固定在工作台（1）上，且安装座（61）内部固定有第二电机（62），所述安装座（61）顶部通过轴承转动安装有转盘（63），且第二电机（62）输出端与转盘（63）固定，所述转盘（63）表面上开设有移动槽（66），且移动槽（66）内部对称滑动连接有两个第三夹板（64），所述移动槽（66）内部通过轴承转动安装有双向丝杆（65），且第三夹板（64）底部啮合套接在双向丝杆（65）的两端，所述第三夹板（64）内侧表面上设置有防滑纹（67）。
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| 石照耀 等.国内外机器人关节测试技术研究现状及展望.《哈尔滨工程大学学报》.2023,第44卷(第5期),第679-688页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116604615A (zh) | 2023-08-18 |
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