[發(fā)明專利]一種繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010033753.8
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111175223B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)謙;孟得山;梁斌;黃少平;王睿祺;徐文福
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國際研究生院
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括配重物、滑輪、繩索、通過十字軸連接的兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)、機械臂固定基座、拉力計、拉力計固定基座以及工作臺，所述配重物懸掛在所述繩索的前端，所述繩索經(jīng)過所述滑輪后穿過所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)的過孔，所述繩索的后端固定在所述拉力計上，所述滑輪安裝在所述工作臺上，所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)和所述拉力計分別通過所述機械臂固定基座和所述拉力計固定基座固定在所述工作臺上，經(jīng)設(shè)置所述滑輪將所述配重物的垂直方向的拉力轉(zhuǎn)換成水平方向的拉力，所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)的軸心平行于水平面，其中前端機械臂關(guān)節(jié)中軸線方向與繩索方向平行，所述繩索與前端機械臂關(guān)節(jié)的過孔無摩擦，后端機械臂關(guān)節(jié)的軸向與所述拉力計的拉伸方向平行，所述十字軸豎直方向固定，測試過程中只能在水平方向偏轉(zhuǎn)，其中，根據(jù)所述繩索的前端方向與所述拉力計的拉力方向確定所述繩索經(jīng)過所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)后的偏轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)所述配重物的重量、所述拉力計的拉力值以及所述偏轉(zhuǎn)角度計算繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)角度不超過16°。

3.如權(quán)利要求1或2所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述拉力計固定基座上設(shè)置有多個安裝孔位，用于將所述拉力計先后固定在水平方向的不同位置，改變所述拉力計的拉力方向，以在不同的所述偏轉(zhuǎn)角度下測量摩擦系數(shù)。

4.如權(quán)利要求1或2所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述拉力計固定基座為扇形，每個安裝孔位具有四個圍成長方形的孔，與所述拉力計的背面螺絲孔對應(yīng)，各安裝孔位沿扇形的圓弧方向間隔分布。

5.一種繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1至4任一項所述的標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)標(biāo)定。

6.如權(quán)利要求5所述的標(biāo)定方法，其特征在于，根據(jù)下式計算摩擦系數(shù)：

其中μ表示摩擦系數(shù)，η表示繩索的偏轉(zhuǎn)角度，F(xiàn)_前表示往前端方向的繩索拉力，F(xiàn)_后表示往后端方向的繩索拉力。

7.如權(quán)利要求5或6所述的標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.將所述繩索穿過所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)的過孔，并將所述繩索的后端固定在所述拉力計上；

b.調(diào)節(jié)所述拉力計的方向達(dá)到某一個預(yù)定角度，將所述拉力計固定到所述拉力計固定基座上，并將所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)固定到所述機械臂固定基座上；

c.以逐漸增加砝碼重量的方式將配重砝碼固定到所述繩索的前端，其中，每改變一次砝碼重量，記錄砝碼重量和拉力計的讀數(shù)；

d.所述繩索拉直后，測量所述繩索經(jīng)過所述兩個繩驅(qū)機械臂關(guān)節(jié)后的偏轉(zhuǎn)角度；

e.利用步驟c和d得到的數(shù)據(jù)，計算繩驅(qū)機械臂繩索與過孔摩擦系數(shù)。

8.如權(quán)利要求7所述的標(biāo)定方法，其特征在于，步驟c中，砝碼重量從1kg以0.1kg的間隔遞增到2kg。

9.如權(quán)利要求7所述的標(biāo)定方法，其特征在于，步驟e中，計算在不同砝碼重量下的摩擦系數(shù)，去掉最大值以及最小值，再取平均值。

10.如權(quán)利要求7所述的標(biāo)定方法，其特征在于，還包括：改變所述拉力計在所述拉力計固定基座上的固定位置以改變所述偏轉(zhuǎn)角度，并用步驟e計算得到的摩擦系數(shù)計算拉力計讀數(shù)的預(yù)測值，將預(yù)測值與改變所述偏轉(zhuǎn)角度后得到的拉力計讀數(shù)進(jìn)行比較，以驗證步驟e計算得到的摩擦系數(shù)的有效性。