[发明专利]一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置

说明书

本发明公开了一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置。现有磨损试验机难以模拟机器人球窝关节摩擦副的真实磨损情况。本发明包括第一旋转轴、第二旋转轴、加载轴、关节窝夹具和关节头夹具；第二旋转轴和加载轴同轴，第一旋转轴与加载轴垂直。本发明通过关节窝夹具和关节头夹具在第一旋转轴、第二旋转轴以及加载轴上的不同组合固定方式，在同一套装置内完成球窝关节转动和摆动测试，通过灵敏电流计实现了在不破坏配对关系情况下，对磨损量的动态测量，测试结果准确性较高。

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及机器人运动关节摩擦副的摩擦磨损，具体涉及一种机器人球窝关节摩擦磨损测试装置。

背景技术

人形机器人是机器人技术领域最活跃的分支之一，在人形机器人的机械本体中，关节是最为重要的一部分，关节的结构与性能直接影响机器人的整体性能，包括机动能力、操作能力、运动平滑性等。而球窝关节是机器人的重要关节之一，球窝关节的摩擦性能对机器人整体性能有很大的影响。

据估计，世界上的能源消耗中约有1/3～1/2是由于摩擦和磨损造成的，一般机械设备中约有80％的零件因磨损而失效报废。零件的磨损不仅与零件的材料有关，还与零件所处的环境以及运动状态有关。一些学者对普通摩擦磨损试验机进行了改进，如MMU-10屏显式端面磨损试验机，以端面滑动摩擦形式，在浸油润滑条件下，用于检测材料的摩擦系数和磨损量，但是难以模拟机器人球窝关节摩擦副在运动状态下的真实磨损情况。所以有必要用专用的试验设备检测机器人球窝关节的磨损情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置，能够在密封条件下模拟机器人球窝关节的运动并完成关节头摆动磨损测试和关节头自转磨损测试。

本发明一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置，包括密封装置、驱动装置、固定装置、加载装置、检测系统和计算机控制系统。

所述的密封装置包括密封腔腔体；所述的密封腔室设有密封腔侧门，且密封腔侧门的内侧壁设置密封圈；第二旋转轴和加载轴同轴设置在密封腔腔体相对的两个面上，第一旋转轴与加载轴垂直设置；第一旋转轴和第二旋转轴均通过轴承支承在密封腔腔体上；加载轴与密封腔腔体构成滑动副；第一旋转轴、第二旋转轴以及加载轴位于密封腔室内的一端端面均开设有一体成型且沿周向均布的三个凹槽。

所述的驱动装置包括第一伺服电机和第二伺服电机；第一伺服电机的输出轴通过第一联轴器连接第一旋转轴位于密封腔腔体腔外的一端，第二伺服电机的输出轴通过第二联轴器连接第二旋转轴位于密封腔腔体腔外的一端。

所述的固定装置包括关节窝夹具和关节头夹具；所述关节窝夹具的底端端面开设有沿周向均布的三个定位凸台；所述关节头夹具的底端端面也开设有沿周向均布的三个定位凸台。

所述的加载装置包括第三伺服电机；第三伺服电机的输出轴与丝杠通过第三联轴器连接，丝杠与螺母构成螺旋副；载荷加载轴套置在丝杠上，载荷加载轴位于密封腔腔外的一端端面与螺母固定。

所述的检测系统包括速度传感器一、速度传感器二、压力传感器、灵敏电流检测计、精密电子天平、噪声传感器和振动传感器；速度传感器一测第一伺服电机的转速；速度传感器二测第二伺服电机的转速；压力传感器测量螺母对载荷加载轴的载荷大小；灵敏电流检测计检测由低压直流电源供电的关节窝电流变化；精密电子天平测量关节窝的磨损量。噪声传感器设置在密封腔室内；振动传感器测量关节窝的振动。

所述的计算机控制系统由数据采集仪和计算机组成。数据采集仪通过无线通讯接收速度传感器一、速度传感器二、压力传感器、灵敏电流检测计、噪声传感器、振动传感器采集的数据，并经处理后传送到计算机；计算机控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机。