[發明專利]一種單自由度關節臂運動試驗臺

在審

• 申請號: 201911086350.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110879142A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 柳小勤;徐凱;伍星;王東曉;劉暢;劉韜
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01R31/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種單自由度關節臂運動試驗臺，包括伺服驅動系統、減速箱、電機底座、軸套式編碼器、傳動軸、關節臂、鋁型材底座。本發明的實驗對象為減速箱和伺服系統，當減速箱機械性能退化時，在實驗臺上可通過采集系統采集出軸套式編碼器脈沖信號和伺服電機內置編碼器脈沖信號，使用電腦分析軟件計算出減速機輸出精度以及長期運行導致的誤差；還可通過RS485協議與伺服驅動器進行通訊，實時讀取伺服電機運行時其三項電流信號、轉速信號、轉矩信號等，檢測伺服電機的運行狀態。

技術領域

本發明涉及一種單自由度關節臂運動試驗臺，屬于工業機器人關節臂減速箱故障檢測技術領域。

背景技術

通常來說，人們所指的機器人多數是工業機器人，科學技術的飛速發展，特別是計算機技術的發展，極大地促進了機器人系統的復雜化、智能化，使得機器人廣泛應用于工業、醫療、太空和深海探索等各個方面。工業機器人已經被廣泛應用到各種自動化生產線上，伺服驅動系統和傳動機構作為工業機器人關節的重要組成部分，在工業機器人的實際應用中，傳動系統存在著摩擦、齒輪間隙和剛度變化等各種實際機械誤差，會對伺服驅動系統的控制輸出造成影響，從而影響了工業機器人的精密性，可以說傳動系統的性能的好壞，直接關系到整個工業機器人工作品質的高低，因此探究工業機器人工作中機械性能退化對伺服控制過程和末端輸出造成的影響是非常必要的。

目前，使用編碼器等位移傳感器測量減速機的輸入輸出信號是測試減速機性能的主要手段，李充寧等發明了一種高精度傳動誤差檢測系統，其主要特點是利用兩個高精度空心軸角度編碼器分別裝在被測減速機的輸入、輸出軸上，直接同步檢測被測減速機輸入端和輸出端的轉角信號；石照耀等發明了齒輪動態傳動誤差測量方法及測量裝置，使用高精度圓光柵獲取主、被齒輪的角位置的信息，獲得齒輪動態傳動誤差，并利用工況模擬系統模擬齒輪實際工作系統狀態，提高動態傳動誤差的測量精度和可信度。

上述實驗檢測平臺主要以研究減速機性能為主，但對于工業機器人精度研究來說，研究減速機機械性能是一個方面，但對于伺服控制系統運行狀態和控制精度的研究也是非常重要的。本發明模擬工業機器人單自由度關節臂的運動，使用伺服交流電機作為動力源，在使用電機內置編碼器與軸套式編碼器檢測減速機輸入與輸出轉角信號的基礎上，同時使用RS485協議與伺服驅動器進行通訊，檢測伺服電機工作時其電流、轉速、轉矩等信號，從減速機和伺服系統兩個方面對工業機器人關節進行精度研究。

發明內容

本發明提供了一種單自由度關節臂運動試驗臺，該結構以減速箱和伺服系統為實驗對象，通過該結構實現單自由度關節臂模仿機器人的運動，進而用于分析減箱機械性能下降對伺服控制系統造成的影響、分析出減速箱4機械性能衰退對關節臂11末端輸出精度的影響程度。

本發明的技術方案是：一種單自由度關節臂運動試驗臺，包括伺服驅動系統、減速箱4、電機底座、軸套式編碼器7、傳動軸9、關節臂11、鋁型材底座18；

所述伺服驅動系統用于提供動力控制關節臂11運動軌跡；

所述減速箱4用于伺服驅動系統中交流伺服電機3的降速和增大輸出轉矩；

所述電機底座用于固定和支撐交流伺服電機3與減速箱4；

所述軸套式編碼器7用于監測減速箱4的輸出轉角與轉速；

所述傳動軸9用于連接固定關節臂11，并將交流伺服電機3輸出動力傳至關節臂11；

所述關節臂11用于模擬工業機器人單關節的運動情況；

所述鋁型材底座19用于固定和支撐伺服驅動系統、減速箱4、電機底座、軸套式編碼器7、傳動軸9、關節臂11。