[发明专利]触觉测试测量设备及在触觉测试测量中确定力-位移曲线的方法

说明书

一种触觉测试测量设备(1)，至少包括：保持装置(4)，其用于容纳测试对象(7)；机器人(2)，其具有操纵器(3)和执行机构，其中，所述执行机构包括至少一个测量头(5)，其带有测量系统(6)；以及稳定单元，其中，所述稳定单元包括支撑元件(9)和支撑座(8)，其中，通过所述稳定单元，所述测量头(5)能够相对于所述保持装置(4)固定到固定位置上。

技术领域

本发明涉及一种触觉测试测量设备以及一种在触觉测试测量中确定力-位移曲线的方法。

背景技术

高品质的开关和按键应该摸起来“有质感”，并且在触觉上向操作人员提供关于开关操作过程的清晰反馈。特别是在汽车领域中，操作面板和按键要求极高品质。为对开关进行定性评估，使用测量装置，其在整个开关行程上不断将测试体(试件)迅速移向开关。利用精确的力传感器来创建力-位移图，其显示待测量开关(按键)的触觉结论。为此，作为一个单元的线性驱动器和测力计必须十分坚硬并且在操作待测件时不能坍塌，才会防止测量偏差。

在工业中，机器人日益广泛用于触觉测量技术。在此情形下，使用机器人来测试触觉操作元件和按键，例如电器或车辆的操作元件的按键或者电子设备的按键。在这种触觉测试中，待测试的产品被固持在触觉测试测量设备的保持/夹紧装置中。随后，将在机器人的操纵器的一端作为执行机构布置的测量系统移动到测试位置，以便测量系统能够进行测试。为此，测量系统对测试对象执行预定的测试记录。在该测试中，例如，按压测试对象上的按键并且记录相关的力-位移曲线。为此，通常采用固定在机器人头部上、具有长度编码器和测力传感器的精密推杆作为测量系统。

在这种力-位移曲线的测量中，由于轴节限制以及操纵器(即机械臂)的刚度可能过低，需校准行程测量中的误差。在此情形下，带有测量系统、位于操纵器上的测量头在作用力增大的情况下不再保持其位置稳定，由此测量结果失真。测试力越高，机器人结构越小，则测量误差越大。例如，在10牛顿的最大测试力下，出现80至150微米范围内的测试误差。例如，这相当于在约200微米的智能手机按键的预期开关行程中，测量中可能达到超过50％的测量误差，甚至在其他电器的按键/开关和/或其他电子设备的按键/开关中也可能出现同样数量级的误差。

为尽量减小这种干扰，现有技术中使用的机器人因其稳定性而尺寸过大。这就导致测试设备的成本激增，由于尺寸超大，只能减小测量误差，而无法消除测量误差。利用更大更硬机器人，实验表明，测量误差仍高达20％。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够消除或至少几乎消除测量误差的触觉测量设备。本发明的另一目的在于，提供一种触觉测试测量设备，其中可以不再使用超大尺寸的机器人系统。

根据本发明的触觉测试测量设备包括用于容纳测试对象的至少一个保持装置、包括至少一个操纵器和执行机构的机器人以及稳定单元。所述机器人的执行机构包括至少一个测量头，其带有测量系统。所述稳定单元包括至少一个支撑元件和支撑座，其中测量头通过稳定单元能够相对于保持装置固定到固定位置上，由此可以实现机器人与测量头相对于测试对象的全“刚度”。由此，在确定力-位移曲线时，在行程测量中不会出现误差，其原因在于，稳定单元通过使测量头相对于保持装置位置固定而避免因受限于机器人的操纵器的机械臂元件的轴节和无刚度而在行程测量中产生误差。通过所述支撑座和支撑元件，在机器人的定位中会增加稳定性，借此测量系统和固定搭配的测试体在测量过程中不会塌陷并由此使测量失真。由此，也可以使用小功率的极小型机器人，例如折叠式机器人，其中能够显著降低触觉测试测量设备的成本。