[实用新型]一种模拟工业机器人单关节变惯量变负载的实验装置

说明书

本公开了一种模拟工业机器人单关节变惯量变负载的实验装置，包括第一输入伺服电机、第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、角度传感器、第一双轴承座、变惯量杆臂、转轴、第二输入伺服电机、第二减速器、第三联轴器、质量滑块、摆臂、第二双轴承座、转动轴、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，负载控制系统能够满足多种复杂负载的情况，能够简要的模拟关节运动状况。

技术领域

本实用新型涉及关节伺服控制系统测试领域，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单关节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研究需要攻克诸多技术难点，因此研究多局限于软件仿真阶段。为了有效的进行实验和控制算法的评价，需要模拟工况，特别是模拟工业机器人关节负载和惯量的变化特性。

现有模拟实验平台多只有单一的变负载或变惯量，或结构极其复杂，负载一般采用的加载方式为机械加载、电液伺服加载、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。电液伺服加载可实现连续加载，且频带较宽，输出负载力矩大，但是存在液压源体积大、噪声大，容易产生多余力矩等缺点。电机加载设备目前主要采用直流电机或力矩电机，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。变惯量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，

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与转轴相对位置来实现动态惯量变化，同时采用永磁同步电机输出转矩通过摆臂加载到质量滑块上来实现负载的改变。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有模拟实验装置只有单一的变负载或变惯量，或只能静态变化，或结构极其复杂的缺陷，提出了一种模拟工业机器人单关节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，模拟关节负载惯量工况。

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单关节变惯量变负载的实验装置，包括第一输入伺服电机、第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、角度传感器、双轴承座、变惯量杆臂、转轴、第二输入伺服电机、第二减速器、第三联轴器、质量滑块、摆臂、滑动轴承座、转动轴、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滑槽底座，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第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、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，所述转轴通过双轴承座支撑，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、第三联轴器和转动轴，所述滑动轴承座可以通过定位螺钉固定在滑槽底座不同定位孔上实现所述转动轴的轴心线与转轴的轴心线平行且距离可变；所述第一支撑底座、第二支撑底座、第三支撑底座、第四支撑底座和滑槽底座均固定在工作台面上；第一支撑底座与滑槽底座之间的工作台面上有开口槽，使装置在运动过程中不发生干涉，转动轴套装在滑动轴承座并通过滑动轴承座进行支撑，所述转动轴与摆臂的一端固定连接，所述摆臂的另一端通过铰链在质量滑块上，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；所述变惯量杆臂与转轴平键连接，并用轴端挡圈限位。

进一步的，所述摆臂上设置有至少三个等距分布的铰接孔，铰链铰接在摆臂的其中一个铰接孔上。通过铰链铰接在摆臂的不同的铰接孔上手动调节质量滑块的质心位置。

进一步的，所述输入伺服电机的输出轴、第一减速器、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、角度传感器和转轴的轴心线位于同一条直线上。