[发明专利]一种工业机器人伺服系统工作负载模拟测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人伺服系统工作负载模拟测试系统及方法，所述系统包括工控计算机、工作负载计算模块、工业机器人伺服控制器、待测工业机器人伺服系统、加载系统控制器、加载系统、转矩传感器、试验数据采集控制器、试验仪器及传感器。所述方法包括根据用户输入的工作负载模拟试验参数、当前时刻关节角位移、关节角速度、关节角加速度，计算出当前时刻待测工业机器人伺服系统承受的工作负载值；加载控制器控制加载系统对待测工业机器人伺服系统加载；待测工业机器人伺服系统按工作任务轨迹运行；试验数据采集控制器控制试验仪器和传感器采集测试数据，接收测试数据，将测试数据输入至工控计算机试验结果运算程序进行运算、分析、处理及试验结果显示。

技术领域

本发明涉及工业机器人伺服系统性能和可靠性测试技术领域，尤其涉及一种工业机器人伺服系统工作负载模拟测试系统及方法。

背景技术

现有工业机器人伺服系统安装于工业机器人关节处，其作用是根据控制系统的控制指令，输出相应的力矩、速度和位移，并通过减速装置，驱动工业机器人各连杆按照既定轨迹运行，使工业机器人完成指定的工作任务。工业机器人伺服系统在驱动工业机器人连杆完成相应工作轨迹过程中，会受到来自工业机器人本体及惯性等因素导致的工作负载。在工业机器人工作过程中，工业机器人伺服系统一方面需要抵抗该工作负载，另一方面需要稳定输出工业机器人完成指定工作任务所需的力矩、速度和位移。因此，若能在试验平台上模拟输出工业机器人伺服系统工作负载，考察工业机器人伺服系统在持续承受工作负载下的性能和可靠性，将更有针对性地指导工业机器人伺服系统的设计和研究，从而加速工业机器人伺服系统功能和性能的迭代和提升。

本发明公开一种工业机器人伺服系统工作负载模拟测试系统及方法，该测试系统及方法根据用户输入的待测工业机器人伺服系统对应工业机器人模拟参数，以及待测工业机器人伺服系统在当前时刻角位移测量值、角速度和角加速度估计值，计算在当前时刻施予待测工业机器人伺服系统的工作负载，并通过加载系统予以加载，达到模拟工业机器人伺服系统安装于工业机器人本体内的执行工作任务时的服役过程，并在过程中通过试验仪器和传感器采集测试数据进行运算、分析、处理，获得试验结果。该测试系统及方法实现对工业机器人伺服系统完成实际工作轨迹下功能和性能的直观考察，所获得的试验结果具有对工业机器人伺服系统设计和研究的针对性指导作用。

具体专利对比文件和相关文献为：

(1)“工业机器人伺服系统的复杂工况综合性能测试方法与装置”，专利申请号201911414744.7。该发明公开了工业机器人伺服系统的复杂工况综合测试方法与装置，通过加速检测伺服电机驱动工业机器人用伺服电机加速，以及通过两个音圈电机振动，实现了一种施加动态负载力矩、切向和径向扰动负载、扭转摆阵等多重模拟负载的伺服驱动系统测试装置。该测试方法与装置可模拟工业机器人非优化运动路径导致伺服电机急转急停工况、工业机器人伺服驱动系统轴端多自由度冲击载荷工况、工业机器人伺服驱动系统负载惯量和负载扭矩突变工况和机器人超速时伺服驱动系统性能变化工况。但是，该发明对于工业机器人伺服系统安装于工业机器人上执行任务时的工作负载工况没有考虑，而事实上，工业机器人伺服系统在服役过程中持续受到工作负载的影响，考虑工作负载工况对其研究更具针对性、普遍性、和实用意义。

(2)“工业机器人伺服电机测试系统”，专利号201510821021.4。该发明公开了一种工业机器人用伺服电机测试系统，通过将电脑上的仿真软件导入机器人3D模型，再通过PVI通讯和X20PLC连接，将仿真软件中机器人各个轴关节与待测的工业机器人伺服电机一一关联，而待测工业机器人伺服电机由交流电力测功机加载，待测工业机器人伺服电机和交流电力测功机通过弹性联轴器与转矩转速测量仪连接。该发明可有效反应伺服电机在机器人本体上的运动状态，测试效果好，适应性广。但是，该发明测试系统考虑安装于工业机器人所有关节伺服电机，需所有关节伺服电机参与测试方能实现测试，若仅考虑单个工业机器人伺服系统服役性能时，将造成其余伺服系统损耗，以及能源的不必要的浪费。此外，对于作为加载系统的交流电力测功机所要施加的负载值如何获得，该发明并未涉及。