[实用新型]一种模拟工业机器人关节动态变负载变惯量的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟工业机器人关节动态变负载变惯量的实验装置，包括第一机架、第二机架、第一输入伺服电机、第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、齿轮传动箱、第二联轴器、角度传感器、第一双轴承座、变惯量杆臂、第三联轴器、转轴、第二输入伺服电机、第二减速器、第四联轴器、质量滑块、摆臂、第二双轴承座、旋转轴、第一支撑底座、第二支撑底座、第三支撑底座、第四支撑底座和第五支撑底座，本实用新型既可以变化惯量也可以变化负载，控制系统能够满足多种复杂负载的情况，简要模拟关节运动状况。

技术领域

本实用新型涉及关节伺服控制系统测试领域，尤其涉及变负载变惯量的实验装置领域，更具体的说，尤其涉及一种模拟工业机器人关节动态变负载变惯量的实验装置。

背景技术

目前直接在工业机器人关节上进行伺服电机控制算法的实验需要攻克诸多技术难点，如工业机器人机械部分造价昂贵，数据采集困难，因此研究多局限于软件仿真阶段，半仿真阶段。工业机器人关节在运动过程中，具有惯量实时变化，负载突变等工况。针对此类问题为了有效的实验来对控制算法进行评价设计，实验模拟装置，需要尽可能模拟其负载和惯量的动态变化。

现有的负载模拟装置一般采用的加载方式为机械加载、电磁加载和电机加载、惯量模拟加载装置等。机械加载主要优点是工作可靠，结构简单，缺点是不能实现连续变化的载荷谱，且不能在运转中加载或调整载荷。电机加载设备目前主要采用直流电机，直流电机作为加载元件存在电枢电流大，功率损失大，由于换向器的存在，对提供“正、反转的力矩”不便。惯量模拟加载装置多采用惯量盘等，通过调节惯量盘尺寸和质量实现改变惯量的目的，因惯量盘安装同轴度等问题，造成一定的实验难度，其这只限于静态的变化，不具有实时性。

针对上述加载和变惯量的方式存在的问题，设计了通过结构设计动态改变质量滑块的相对位置来实现动态惯量变化，同时使用永磁同步电机加载来实现连续变化的负载。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在于解决现有负载模拟装置惯量动态变化难以实现或结构复杂，负载变化不具实时性或控制困难和不能同时具备变惯量和变负载功能等缺陷，提出了一种模拟工业机器人单关节动态变惯量变负载的实验装置，能够综合惯量动态变化，满足多种复杂负载，简要的模拟关节运动工况。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种模拟工业机器人关节动态变负载变惯量的实验装置，包括第一机架、第二机架、第一输入伺服电机、第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、齿轮传动箱、第二联轴器、角度传感器、第一双轴承座、变惯量杆臂、第三联轴器、转轴、第二输入伺服电机、第二减速器、第四联轴器、质量滑块、摆臂、第二双轴承座、旋转轴、第一支撑底座、第二支撑底座、第三支撑底座、第四支撑底座和第五支撑底座，

所述第一输入伺服电机和第一减速器均固定在第三支撑底座上，第一输入伺服电机的输出轴依次连接沿一条直线依次分布的第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、齿轮传动箱、第三联轴器、角度传感器和转轴，所述动态扭矩传感器固定在所述第二支撑底座上，所述转轴通过第一双轴承座支撑，第一双轴承座固定在第一支撑底座上；所述第二输入伺服电机和第二减速器均固定在第四支撑底座上，第二输入伺服电机的输出轴依次连接第二减速器、第四联轴器和齿轮传动箱，所述齿轮传动箱的主输入轴通过第二联轴器与动态扭矩传感器连接，所述齿轮传动箱的辅输入轴通过第四联轴器连接第二减速器，所述齿轮传动箱的输出轴通过第三联轴器与转轴连接，角度传感器装在转轴上与第一双轴承座连接；

所述第一支撑底座、第二支撑底座、第三支撑底座和第四支撑底座均固定在第一机架的工作台面上；所述第二双轴承座固定在第五支撑底座上，所述第五支撑底座固定在第二机架的工作台面上，旋转轴套装在第二双轴承座并通过第二双轴承座进行支撑，所述旋转轴与摆臂的一端平键连接，并用轴端挡圈定位；所述摆臂的另一端铰接在质量滑块上，所述质量滑块上设置有与变惯量杆臂相配合的通孔，质量滑块套装在变惯量杆臂上；所述旋转轴的轴心线与转轴的轴心线平行且错开设置。