[發明專利]一種機器人關節減速器試驗臺

有效

• 申請號: 201510374482.1
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104897400B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 黃康;段松林;高峰;宋飛;楊沁;洪建
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;合肥工業大學（馬鞍山）高新技術研究院
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 陸麗莉,何梅生

技術領域

本發明涉及變速器試驗技術領域，具體涉及一種機器人關節減速器試驗系統。

背景技術

機器人關節減速器作為機器人關鍵技術之一，具有高剛度、小回差，高承載、結構緊湊、體積小、重量輕、效率高等特性。在工程實際中，由于零部件的制造和安裝誤差，以及在使用過程中零部件的變形、磨損、基礎的下沉等原因，將造成機器人運動的動態不穩定性，動態剛度差，回差無法控制等，難以得到很高的運動精度，產生附加動載荷，引起振動噪聲，使機器人的工作情況惡化。在目前的研究中試驗是研究該減速器上述特性是主要方式。

機器人關節減速器的試驗研究方向主要是剛度、效率、回差、傳動誤差和壽命等幾個方面，試驗系統根據試驗項目的不同改變不同的形式，并采集相關的輸入、輸出信號。

現在，國內外針對不同減速器、變速器設計了大量的試驗臺，然而目前普遍使用的試驗臺主要有兩種：一種是輸入電機—扭矩傳感器—減速器—扭矩傳感器—加載電機，這種試驗臺缺點是能耗高，兩電機要求轉速同步較難控制，自動化程度低；另一種是輸入電機—扭矩傳感器—減速器—扭矩傳感器—磁粉制動器，這種試驗臺缺點是能耗高，可調節性差，實驗項目少，自動化程度低。同時目前存在的減速器試驗臺共同的特點是輸出扭矩恒定，輸出軸徑向無受力。這與機器人關節減速器實際工作情況相差較大，如用現存的試驗臺進行試驗，不能反映機器人關節減速器的真實運行特性。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提出了一種機器人關節減速器試驗臺，以期能模擬出機器人關節減速器的真實工作條件，從而增加實驗可靠性，同時降低能耗，并提高自動化控制性能。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種機器人關節減速器的試驗臺的結構特點包括：驅動電機、傳感器、被測機器人關節減速器、加載器、輸出盤、扭轉彈簧、轉角裝置、轉角盤、角度傳感器、支撐架和控制系統；

所述驅動電機通過聯軸器與被測減速器的輸入端相連；且所述被測減速器的輸入端與驅動電機之間安裝有傳感器；所述被測減速器的輸出端通過其上的安裝孔與所述輸出盤的一側端面相連；

所述輸出盤的另一側端面通過所述扭轉彈簧與所述轉角盤相連；且所述輸出盤的輸出軸末端與所述角度傳感器相連；

在所述輸出盤的外側設置有所述固定盤；且在所述固定盤的上方設置有所述加載器；且所述固定盤與加載器相對固定；

在所述轉角盤上安裝有所述轉角裝置；且所述轉角盤通過軸承安裝在所述支撐架上，使得所述轉角盤和支撐架之間能相對轉動；

所述控制系統分別與所述加載電機、所述傳感器、所述加載器和所述角度傳感器相連接；用于獲取所述傳感器的數據和角度傳感器的輸出轉角，從而控制所述加載電機和所述加載器的運行；

所述試驗臺是以所述轉角裝置施加給扭轉彈簧初始轉角，從而通過所述輸出盤施加給所述被測減速器扭矩，并以所述驅動電機帶動所述被測減速器轉動，同時利用所述加載器向所述被測減速器施加徑向力，從而利用所述傳感器和角度傳感器分別獲取所述被測減速器的輸入和輸出試驗參數。

本發明所述的機器人關節減速器試驗臺的結構特點也在于：

在所述輸出盤與固定盤之間安裝了軸承，使得所述輸出盤與固定盤可以相對轉動。

所述輸出盤的輸出軸為細軸，且在輸出盤的細軸和所述轉角盤之間安裝有軸承，使得所述轉角盤與輸出盤能相對轉動。

在所述轉角裝置上安裝有鎖緊裝置并與所述控制系統相連，用于實現對所述轉角盤在旋轉一定角度后的鎖緊，從而保持所述轉角盤的旋轉角度。

所述轉角裝置與轉角盤的連接處安裝有扭矩傳感器，用于測量扭矩并傳遞給所述控制系統；從而利用式(1)計算所述被測減速器的輸出扭矩T：

式(1)中，T′表示所測量的扭矩；l表示鎖緊前轉角裝置的受力點到扭矩傳感器中心的垂直距離；b表示鎖緊裝置的中心到扭矩傳感器中心的垂直距離；r表示所述扭矩傳感器中心到轉角盤中心的垂直距離。

與現有技術相比，本發明的有益技術效果體現在：

1、本發明試驗臺是針對機器人關節減速器設計的專用試驗臺，通過扭轉彈簧和加載器分別對被測減速器水平和豎直方向加載，成功的反應了機器人關節減速器運行過程中的受力情況，從而能夠真實反映該減速器在真實工作條件下負載扭矩隨轉角變化而改變，輸出軸受到較大的徑向力，得出的實驗數據更接近真實情況，更有利于對機器人關節減速器的研究。