[发明专利]并/混联机构与机器人性能参数测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种并/混联机构与机器人性能参数测试系统，属于机构学与机器人学领域。

背景技术

并/混联机构与机器人一直以来是机构学与机器人学领域中最为活跃的分支之一。并/混联机构的构型不断被创新，其应用越来越广泛。针对各种构型的并/混联机构，其应用与机构的性能参数密切相关。并/混联机构的性能参数包括末端执行器参考点的运动轨迹、速度和加速度、末端执行器的位置和姿态、工作空间等运动学参数和功率、受力特性等动力学参数。

目前测试并/混联机构运动轨迹的方法主要有三坐标测量仪、激光跟踪仪。三坐标测量仪是将被测物体置于三坐标测量仪的测量空间中，通过探头以很高精度获取被测物体的运动参数，但其测量参数范围受限、易受环境因素影响、价格昂贵。激光跟踪仪是一种高精度、大尺寸的测量仪器，效率高、操作简便，但动态速度受限制、操作温度不易控制且价格昂贵。

申请人经过检索，专利（201110032162.X）公开了一种负载模拟器，通过模拟器本身的运动使与被测机构连杆发生弹性变形来对被测机构施加负载。本发明测试系统属于从动系统，本身不带主动部件，与本发明的测试原理不同。

专利（201410637388.6）公开了一种基于拉绳编码器的串联运动机构参数误差测量装置，该装置仅用到了1个拉绳编码器，不能测出被测机构的实际运动轨迹，且对未知的运动学模型机构不能绘制运动轨迹。针对以上不足，本发明专利公开的并/混联机构的运动学测试方法，采用6个拉绳编码器，在不知机构运动学模型的情形下可以准确绘制被测部件的运动位置以及姿态轨迹，测试性能稳定，适应环境能力强。

发明内容

本发明的目的是：针对现有测试技术不足，提出一种适用于并/混联机构与机器人的性能参数测试系统，克服现有测试设备参数不稳定、易受环境因素影响等缺陷。该系统装置简单、成本较低、测试精度高，能准确绘制被测并/混联机构的运动轨迹以及电机输出力矩，为并/混联机构的构型设计及性能参数的优化提供实验手段。

为达到发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种并/混联机构与机器人性能参数测试系统，该系统包括支撑平台、测试装置、上位机和伺服控制系统，测试装置可拆卸安装在支撑平台上。

所述支撑平台为立柱式钢框架结构，钢框架支撑平台的顶部内侧安装有正六边形六角平台，六角平台底部安装有测试装置，将被测机构同时与测试装置和伺服控制系统连接，伺服控制系统驱动控制被测机构的运动，测试装置将被测机构的直线运动转换为旋转运动并通过测试装置的驱动编码功能将模拟量输出，再将测试装置的模拟量输出通道与上位机连接。

所述的测试装置包括拉绳编码器、滑轮座、滚动轴承和测试平台，所述正六边形六角平台的各边中间位置分别连接有拉绳编码器，测试平台设于六角平台的正下方，各拉绳编码器的拉绳末端通过滑轮座和滚动轴承导向后固定于测试平台的边缘处，测试平台与被测机构的末端执行器固定在一起，测试平台随被测机构的末端执行器运动并拉动拉绳编码器的拉绳。

所述的测试平台为正三角形板状结构，拉绳编码器的拉绳末端相邻两两一组固定于测试平台的顶角处。

所述的伺服控制系统包括电控箱体、伺服驱动器和工控机，伺服驱动器和工控机安装于电控箱体上，上位机、伺服驱动器和工控机通过端子接线板与电控箱体连接，伺服驱动器驱动伺服电机使被测机构运动，电控箱体通过伺服驱动器、上位机分别控制被测机构的运动以及接收拉绳编码器的反馈结果。

所述支撑平台是由方钢管连接组成的钢框架，六角平台固定在钢框架顶部的方钢管上，钢框架的竖向方钢管上连接有两根相互平行的横向角铁梁，横向角铁梁可沿方钢管上下移动调整位置，横向角铁梁上安装有水平方向、用于放置被测机构的钢板。

所述钢框架的竖向方钢管上开有竖向滑槽或设置若干竖向等间隔的螺栓孔，角铁梁通过螺栓安装于滑槽的不同高度处或不同高度的螺栓孔处。

所述钢框架的竖向方钢管的底部安装有带支承座的滑轮组。

一种并/混联机构与机器人性能参数测试方法，基于如权利要求7所述的并/混联机构与机器人性能参数测试系统完成，具体测试步骤如下：

编码器的零点标定：每次运转被测机构之前，必须对各拉绳编码器进行零点标定，通过将测试平台移动到零点位置，初始化各拉绳编码器即可。

连接被测机构：将被测机构的末端执行器与测试系统的测试平台用螺栓连接；并将各拉绳编码器的拉绳末端连接到测试平台上；