[发明专利]一种服务机器人小型关节综合性能测试机

说明书

本发明公开了一种服务机器人小型关节综合性能测试机，属于精密测试技术领域。试验台满足机器人小型关节关键参数的综合性能测量，测量项目包括传动误差、动态回差、传动效率、反启动转矩。其机械结构主要包括机器人小型关节夹具、输出轴、刚性套筒、联轴器、输出端角度编码器轴承、输出端角度编码器轴承座、输出端角度编码器、输出端主轴、输出端扭矩传感器支架、输出端扭矩传感器、加载伺服电机支架、加载伺服电机。试验台还包括工控机、数据采集卡、电机控制器、驱动器、细分器、电力分析仪等。本发明填补了国内外服务机器人小型关节综合性能测试机的空白，性能可靠，测量重复性好，精度高。

技术领域

本发明涉及一种服务机器人小型关节综合性能测试装置，属于精密测试计量技术、精密仪器及机械传动领域。

背景技术

服务机器人小型关节是由驱动电机、减速器、位置检测元件、控制电路及外壳等所构成的伺服单元。机器人小型关节以其尺寸小，重量轻，可靠性高，扭矩大，抗冲击力大，集成度高等优势广泛的应用于服务型机器人中。随着机器人产业的不断发展，对自动化及精密化程度的要求越来越高，小型关节作为机器人的核心部件之一，运用在服务型机器人的关节部位，它的精度对服务型机器人至关重要。

机器人上应用的关节主要有小型关节和大型关节，最大输出转矩小于6N.m的关节即为小型关节，大于6N.m即为大型关节。小型关节的减速单元主要平行轴齿轮、行星齿轮、面齿轮等。服务型机器人对小型关节有传动比大、运动精度高、传动效率高、回差小等要求。

在机器人小型关节的研发和生产过程中，改进设计的合理性，检测其传动误差、动态回差、传动效率、反启动转矩就显得尤为重要。机器人小型关节的传动误差是指控制电路控制输入端转过一定的角度时，输出端实际旋转角度与理论旋转角度的差值，可以用来衡量机器人小型关节的传动精度以及运转平稳性。回差是指输入轴运动方向改变时，输出轴在转角上的滞后量。回差的存在会导致输入轴与输出轴在短时间内失去联系，造成输出的突然中断，从而造成运动传递关系的非线性，对整个系统的重复定位精度和动态性能有较大的影响。机器人小型关节的传动效率是指输出功率与输入功率的比值，传动效率曲线有助于机器人小型关节最佳工作点的确定。反启动转矩是指，向输出端施加转矩时，输入端开始旋转的一瞬间产生的转矩，影响反启动转矩的因素有很多，如机器人小型关节输出轴的位置和减速器的加工误差等。

目前国内对机器人用的小型关节研究较少，通常将小型关节的电机和传动装置分开研究，分别对其性能评价体系和测试技术进行分析，测量精度低，可靠性差。国外虽然有对机器人小型关节整体进行测试的测试机，但仅是针对质量特性中的某一个方面如刚度或扭矩输出密度进行测试，缺乏对小型关节各项性能指标进行测试的综合测试机，这对小型关节在机器人中的广泛应用较为不利。

发明内容：

针对目前机器人小型关节在综合性能测试上的空白，本发明提出了一种针对机器人小型关节综合性能的测量装置。该装置结合机、光、电等先进测控技术为一体，采用模块化设计并结合高精度传感器融合技术，重复精度高。测试方法参照相关国家最新标准，一次工装即可实现对不同尺寸及输出扭矩的机器人小型关节的综合性能测试。

本测试机可以对机器人小型关节进行传动误差、动态回差、传动效率以及反启动转矩等综合性能测试。

测试机的机械部分依次连接顺序为机器人小型关节装夹组件、输出端角度编码器组件、输出端扭矩传感器组件和加载伺服电机组件。机器人小型关节为测试机的输入组件。

所述装夹组件安装在能够进行一维移动的滑板20上，滑板20安装在测试机右端的一组直线导轨上1，能够沿直线导轨1在纵向上进行独立轴向运动，滑板20上设有锁紧固定装置。所述输出端角度编码器组件及输出端扭矩传感器组件固定在花岗岩基座19的水平面上，所述加载伺服电机组件固定在花岗岩基座19一侧垂直平面上。