本發(fā)明屬于機(jī)器人支鏈體性能測(cè)試，尤其是涉及一種機(jī)器人被動(dòng)滑移式支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器人支鏈體作為機(jī)器人的重要組成結(jié)構(gòu)，其剛度性能對(duì)于機(jī)器人整機(jī)剛度、加工精度等方面影響巨大，因此，要制造出高剛度性能的機(jī)器人的前提是提高支鏈體的剛度，為此，需要研究完善的試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，并進(jìn)行機(jī)器人支鏈體的剛度測(cè)量。

2、現(xiàn)有技術(shù)大多集中在機(jī)器人本體剛度或是直線導(dǎo)軌副剛度性能的測(cè)試，對(duì)于支鏈體的剛度，尤其是扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試的研究存在著很大的空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，及機(jī)器人性能提升測(cè)試的需求，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置及方法，用于測(cè)試機(jī)器人支鏈體的扭轉(zhuǎn)剛度。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

3、一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，包括：

4、地平鐵，用于活動(dòng)連接扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊和兩個(gè)底座，以根據(jù)被測(cè)件測(cè)試點(diǎn)位置調(diào)整扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊和底座的位置；

5、兩個(gè)底座，分別用于固定支撐模塊和測(cè)試連接件；

6、支撐模塊用于滑動(dòng)連接并固定被測(cè)件的滑塊和滑軌，以根據(jù)被測(cè)件測(cè)試點(diǎn)位置調(diào)整被測(cè)件的固定位置；

7、測(cè)試連接件，包含同軸連接的軸連接件和支鏈體連接件；所述支鏈體連接件用于同軸連接被測(cè)件，所述軸連接件用于同軸連接扭轉(zhuǎn)模塊；

8、扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊，包括加載模塊、扭轉(zhuǎn)模塊、測(cè)量模塊和控制器；所述加載模塊用于對(duì)扭轉(zhuǎn)模塊施加載荷以進(jìn)行加載和卸載動(dòng)作；所述扭轉(zhuǎn)模塊用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸連接件，將加載模塊的載荷轉(zhuǎn)化為對(duì)被測(cè)件的扭轉(zhuǎn)力；所述測(cè)量模塊用于檢測(cè)支鏈體連接件的橫向和縱向位移，以獲得加載和卸載時(shí)被測(cè)件扭轉(zhuǎn)角度；所述控制器用于獲取加載模塊的載荷大小以獲取加載力矩以及測(cè)量模塊檢測(cè)位移大小。

9、一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法，包括：

10、步驟一、確定待測(cè)機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度試驗(yàn)范圍：根據(jù)需求，將試驗(yàn)范圍劃分為n-1等份，在導(dǎo)軌上從靠近測(cè)試連接件一端開(kāi)始，均勻地標(biāo)記n個(gè)測(cè)試點(diǎn)，記第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)為ri；

11、步驟二、移動(dòng)被測(cè)件到第1個(gè)測(cè)試點(diǎn)r1，將被測(cè)件固定；

12、步驟三、根據(jù)被測(cè)件測(cè)試點(diǎn)位置調(diào)整底座位置，逐步安裝測(cè)試連接件、扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊、并通過(guò)各自連接關(guān)系固定；將加載模塊與扭轉(zhuǎn)模塊垂直接觸，測(cè)量模塊與支鏈體連接件垂直接觸；

13、步驟四、設(shè)定加載模塊給定壓力最大值fmax，初始輸出壓力為0，壓力增大次數(shù)為t，則單次加壓δf＝fmax/t，加壓次數(shù)為n，則第j次加壓后壓力大小為fj＝n·δf，力臂長(zhǎng)度記為l，則每次加壓后被測(cè)件所受力矩大小為mj＝fj·l；從0開(kāi)始對(duì)加載模塊進(jìn)行加壓，輸出壓力每增大δf，就記錄一次測(cè)量模塊的兩個(gè)示數(shù)，并記為si,j,1、si,j,2，直到壓力達(dá)到最大值fmax，加載模塊加載點(diǎn)到軸連接件軸心距離記為r，則加載時(shí)被測(cè)件扭轉(zhuǎn)角度為

14、步驟五、對(duì)加載模塊進(jìn)行卸載，卸載次數(shù)與加壓次數(shù)一致，輸出壓力每減小δf，就記錄一次加載模塊的兩個(gè)示數(shù)，并記為di,j,1、di,j,2，直到加載模塊壓力卸載到0，則卸載時(shí)被測(cè)件扭轉(zhuǎn)角度為

15、步驟六、松開(kāi)軸連接件與測(cè)試連接件，松開(kāi)固定支架，移動(dòng)被測(cè)件到下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，將被測(cè)件固定，重復(fù)步驟三、四、五；

16、步驟七、重復(fù)步驟六，直至測(cè)試完所有測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)；

17、步驟八、以被測(cè)件所受力矩大小為橫坐標(biāo)，被測(cè)件加載/卸載時(shí)扭轉(zhuǎn)角度為縱坐標(biāo)，作出被測(cè)件移動(dòng)到各個(gè)測(cè)試點(diǎn)時(shí)，力矩與扭轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系圖，用最小二乘法進(jìn)行擬合，被測(cè)件移動(dòng)到第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)ri時(shí)，加載條件下，被測(cè)件移動(dòng)到第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)ri時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度：

18、卸載條件下，被測(cè)件移動(dòng)到第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)ri時(shí)，卸載條件下，被測(cè)件移動(dòng)到第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)ri時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度：

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：

20、本發(fā)明的測(cè)試裝置在扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試時(shí)，由液壓缸施加的力矩可通過(guò)讀取s型拉壓傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)間接得到，對(duì)應(yīng)的支鏈體扭轉(zhuǎn)角度可通過(guò)讀取接觸式位移傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)間接得到，保障了加載力矩與變形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

21、本發(fā)明的測(cè)試裝置由扭轉(zhuǎn)模塊與測(cè)試連接件的相互配合將由力加載模塊施加給推桿的力轉(zhuǎn)換為力矩并傳遞給被測(cè)件，由于深溝球軸承的摩擦阻力小，且可同時(shí)承擔(dān)軸向與徑向載荷，可以一定程度上減小力加載模塊與推桿上定位凹坑的垂直度要求；

22、本發(fā)明的機(jī)器人支鏈扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于測(cè)試人員進(jìn)行操作。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，所述支撐模塊包含支撐座、止動(dòng)塞、梯形楔和支撐座連接件；兩個(gè)支撐座對(duì)稱安裝在支撐座連接件上，支撐座連接件與其中一個(gè)底座連接，支撐座設(shè)有螺紋孔，用于安裝鎖緊螺釘，螺紋孔底部設(shè)有通孔，用于安裝止動(dòng)塞，止動(dòng)塞裝入通孔內(nèi)，擰緊鎖緊螺釘擠壓止動(dòng)塞，使止動(dòng)塞與被測(cè)件的導(dǎo)軌之間產(chǎn)生壓力，將被測(cè)件固定在支撐模塊上；所述梯形楔固定在支撐座內(nèi)側(cè)滑道上，用于固定與滑道配合的被測(cè)件的滑塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，所述加載模塊由液壓缸、脹緊套、力傳感器工裝、s型拉壓傳感器和壓頭組成；所述脹緊套一端連接液壓缸的推桿，另一端連接力傳感器工裝一端，力傳感器工裝另一端與s型力傳感器一端連接，s型力傳感器另一端與壓頭一端連接，壓頭另一端為半球型結(jié)構(gòu)，用于與扭轉(zhuǎn)模塊球面接觸；液壓缸固定在地平鐵上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，所述扭轉(zhuǎn)模塊包括推桿、扭轉(zhuǎn)連接件、深溝球軸承、軸承壓蓋、軸承座；所述推桿安裝在扭轉(zhuǎn)連接件上，扭轉(zhuǎn)連接件與軸連接件連接，軸連接件與深溝球軸承配合，深溝球軸承與軸承座配合，軸承壓蓋與軸承座固定，軸承座固定在另一個(gè)底座上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置及方法，其特征在于，所述測(cè)量模塊包括固定支架，兩個(gè)接觸式位移傳感器；所述固定支架固定在地平鐵1上，兩個(gè)接觸式位移傳感器固定在固定支架上，其中一個(gè)接觸式位移傳感器633橫向布置，另一個(gè)接觸式位移傳感器豎向布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，支鏈體連接件外圓開(kāi)有兩個(gè)凹槽，分布在支鏈體連接件52圓柱面上側(cè)和側(cè)面；凹槽上固定有測(cè)試架，測(cè)試架開(kāi)有定位凹坑，用于與接觸式位移傳感器配合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，其特征在于，所述支鏈體連接件通過(guò)銷軸與軸連接件連接，并用彈簧端蓋固定銷軸。

8.一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)器人支鏈體扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置及方法，包括：地平鐵，用于活動(dòng)連接扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊和兩個(gè)底座；兩個(gè)底座，分別用于固定支撐模塊和測(cè)試連接件；支撐模塊用于滑動(dòng)連接并固定被測(cè)件的滑塊和滑軌；測(cè)試連接件，包含同軸連接的軸連接件和支鏈體連接件；支鏈體連接件用于同軸連接被測(cè)件，軸連接件用于同軸連接扭轉(zhuǎn)模塊；扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試模塊，包括加載模塊、扭轉(zhuǎn)模塊、測(cè)量模塊和控制器；加載模塊對(duì)扭轉(zhuǎn)模塊施加載荷；扭轉(zhuǎn)模塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸連接件，將加載模塊的載荷轉(zhuǎn)化為對(duì)被測(cè)件的扭轉(zhuǎn)力；測(cè)量模塊檢測(cè)支鏈體連接件的橫向和縱向位移；控制器獲取加載模塊的載荷大小和測(cè)量模塊檢測(cè)位移大小。本發(fā)明能夠測(cè)試機(jī)器人支鏈體的扭轉(zhuǎn)剛度。

技術(shù)研發(fā)人員：汪滿新,張宇軒,方明峰,馮虎田,歐屹,王明昊,蔣文磊,李亞凱,陳龍騰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15