一种机器人关节减速器试验台制造技术

本发明专利技术公布了一种机器人关节减速器试验台，其特征是包括驱动电机、被测机器人关节减速器、加载器、输出盘、扭转弹簧、转角装置、角度传感器和控制系统，是以转角装置施加给扭转弹簧初始转角，从而通过输出盘施加给被测减速器扭矩，并以驱动电机带动被测减速器转动，同时利用加载器向被测减速器施加径向力，从而利用传感器和角度传感器分别获取被测减速器的输入和输出试验参数。本发明专利技术能模拟出机器人关节减速器的真实工作条件，从而增加实验可靠性，同时降低能耗，并提高自动化控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人关节减速器试验台
本专利技术涉及变速器试验
，具体涉及一种机器人关节减速器试验系统。
技术介绍
机器人关节减速器作为机器人关键技术之一，具有高刚度、小回差，高承载、结构紧凑、体积小、重量轻、效率高等特性。在工程实际中，由于零部件的制造和安装误差，以及在使用过程中零部件的变形、磨损、基础的下沉等原因，将造成机器人运动的动态不稳定性，动态刚度差，回差无法控制等，难以得到很高的运动精度，产生附加动载荷，引起振动噪声，使机器人的工作情况恶化。在目前的研究中试验是研究该减速器上述特性是主要方式。机器人关节减速器的试验研究方向主要是刚度、效率、回差、传动误差和寿命等几个方面，试验系统根据试验项目的不同改变不同的形式，并采集相关的输入、输出信号。现在，国内外针对不同减速器、变速器设计了大量的试验台，然而目前普遍使用的试验台主要有两种：一种是输入电机—扭矩传感器—减速器—扭矩传感器—驱动电机，这种试验台缺点是能耗高，两电机要求转速同步较难控制，自动化程度低；另一种是输入电机—扭矩传感器—减速器—扭矩传感器—磁粉制动器，这种试验台缺点是能耗高，可调节性差，实验项目少，自动化程度低。同时目前存在的减速器试验台共同的特点是输出扭矩恒定，输出轴径向无受力。这与机器人关节减速器实际工作情况相差较大，如用现存的试验台进行试验，不能反映机器人关节减速器的真实运行特性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提出了一种机器人关节减速器试验台，以期能模拟出机器人关节减速器的真实工作条件，从而增加实验可靠性，同时降低能耗，并提高自动化控制性能。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种机器人关节减速器的试验台的结构特点包括：驱动电机、传感器、被测机器人关节减速器、加载器、输出盘、扭转弹簧、转角装置、转角盘、角度传感器、支撑架和控制系统；所述驱动电机通过联轴器与被测减速器的输入端相连；且所述被测减速器的输入端与驱动电机之间安装有传感器；所述被测减速器的输出端通过其上的安装孔与所述输出盘的一侧端面相连；所述输出盘的另一侧端面通过所述扭转弹簧与所述转角盘相连；且所述输出盘的输出轴末端与所述角度传感器相连；在所述输出盘的外侧设置有所述固定盘；且在所述固定盘的上方设置有所述加载器；且所述固定盘与加载器相对固定；在所述转角盘上安装有所述转角装置；且所述转角盘通过轴承安装在所述支撑架上，使得所述转角盘和支撑架之间能相对转动；所述控制系统分别与所述驱动电机、所述传感器、所述加载器和所述角度传感器相连接；用于获取所述传感器的数据和角度传感器的输出转角，从而控制所述驱动电机和所述加载器的运行；所述试验台是以所述转角装置施加给扭转弹簧初始转角，从而通过所述输出盘施加给所述被测减速器扭矩，并以所述驱动电机带动所述被测减速器转动，同时利用所述加载器向所述被测减速器施加径向力，从而利用所述传感器和角度传感器分别获取所述被测减速器的输入和输出试验参数。本专利技术所述的机器人关节减速器试验台的结构特点也在于：在所述输出盘与固定盘之间安装了轴承，使得所述输出盘与固定盘可以相对转动。所述输出盘的输出轴为细轴，且在输出盘的细轴和所述转角盘之间安装有轴承，使得所述转角盘与输出盘能相对转动。在所述转角装置上安装有锁紧装置并与所述控制系统相连，用于实现对所述转角盘在旋转一定角度后的锁紧，从而保持所述转角盘的旋转角度。所述转角装置与转角盘的连接处安装有扭矩传感器，用于测量扭矩并传递给所述控制系统；从而利用式(1)计算所述被测减速器的输出扭矩T：式(1)中，T′表示所测量的扭矩；l表示锁紧前转角装置的受力点到扭矩传感器中心的垂直距离；b表示锁紧装置的中心到扭矩传感器中心的垂直距离；r表示所述扭矩传感器中心到转角盘中心的垂直距离。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果体现在：1、本专利技术试验台是针对机器人关节减速器设计的专用试验台，通过扭转弹簧和加载器分别对被测减速器水平和竖直方向加载，成功的反应了机器人关节减速器运行过程中的受力情况，从而能够真实反映该减速器在真实工作条件下负载扭矩随转角变化而改变，输出轴受到较大的径向力，得出的实验数据更接近真实情况，更有利于对机器人关节减速器的研究。2、一般的试验台加载工具都为大功率电器设备，与之相比，本试验台的加载通过扭转弹簧实现，大大降低了能耗。3、本试验台的输入、输出、加载以及运行方式都是通过控制系统实现，减少了人工操作，更有利于实现试验台的全自动化控制；从而使得试验过程控制以及所得数据都更准确。4、本专利技术通过改变传感器的种类，可以在同一试验台上实现刚度、效率、回差、传动误差和寿命等多个项目的试验，是一台多功能试验台。5、本专利技术真实的模拟了机器人关节减速器的工作条件，所得试验数据更接近实际情况，更具有说服力，为减速器的研究提供了跟可靠的实验依据。附图说明图1为本专利技术的整体结构图；图2为本专利技术的控制系结构统图；图中序号：1驱动电机；2第一联轴器；3传感器；4第二轴联器；5被测机器人关节减速器；6加载器；7固定盘；8第一轴承；9输出盘；10扭转弹簧；11第二轴承；12转角装置；13锁紧装置；14转角盘；15扭矩传感器；16第三轴承；17角度传感器；18支撑架。具体实施方式本实施例中，参见图1，一种机器人关节减速器的试验台，包括：驱动电机1、传感器3、被测机器人关节减速器5、加载器6、输出盘9、扭转弹簧10、转角装置12、转角盘14、角度传感器17、支撑架18和控制系统；被测减速器5的输入端与驱动电机1之间安装有传感器3，可控转向的驱动电机1通过联轴器2传感器相连，传感器3再通过联轴器4与被测减速器5的输入端相连，传感器3可为不同种类的传感器，以便于测试不同类型的数据，便于多个项目的试验，且被测减速器5的输出端通过其上的安装孔与输出盘9的一侧端面相连；在输出盘9的外侧设置有固定盘7，且在固定盘7的上方设置有加载器6，且固定盘7与加载器6相对固定，加载器6一端连接固定盘7，另一端与地相连，以实现对输出盘径向加载的功能。本实施例中，加载器6可以是电磁加载器；在输出盘9与固定盘7之间安装了第一轴承8，其安装关系为：轴承8安装在输出盘9的外圆上，固定盘7安装在轴承8的外圆上，从而使得输出盘9与固定盘7可以相对转动。输出盘9的另一侧端面通过扭转弹簧10与转角盘14相连，其连接方式为：扭转弹簧10一端固定在输出盘9上且中心重合，通过输出盘9上的细轴避免弹簧大幅度变形，扭转弹簧10另一端固定在转角盘14上且中心重合；输出盘9的输出轴为细轴，用于避免扭转弹簧10弯曲，以及便于安装角度传感器16，且在输出盘9的细轴和转角盘14之间安装有轴承16，使得所述转角盘14与输出盘9能相对转动，在转角盘14上安装有转角装置12，转角装置12与转角盘14的连接处安装有扭矩传感器15，用于测量扭矩并传递给控制系统，从而利用式(1)计算所述被测减速器5的输出扭矩T，且转角盘14通过轴承11安装在支撑架18上，使得转角盘14和支撑架18之间能相对转动；式(1)中，T′表示所测量的扭矩；l表示锁紧前转角装置12的受力点到扭矩传感器15中心的垂直距离；b表示锁紧装置13的中心到扭矩传感器15中心的垂直距离；r表示扭矩传感器15中心到转角盘14中心的垂直距离。在转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人关节减速器的试验台，其特征包括：驱动电机(1)、传感器(3)、被测机器人关节减速器(5)、加载器(6)、输出盘(9)、扭转弹簧(10)、转角装置(12)、转角盘(14)、角度传感器(17)、支撑架(18)和控制系统；所述驱动电机(1)通过联轴器与被测减速器(5)的输入端相连；且所述被测减速器(5)的输入端与驱动电机(1)之间安装有传感器(3)；所述被测减速器(5)的输出端通过其上的安装孔与所述输出盘(9)的一侧端面相连；所述输出盘(9)的另一侧端面通过所述扭转弹簧(10)与所述转角盘(14)相连；且所述输出盘(9)的输出轴末端与所述角度传感器(17)相连；在所述输出盘(9)的外侧设置有所述固定盘(7)；且在所述固定盘(7)的上方设置有所述加载器(6)；且所述固定盘(7)与加载器(6)相对固定；在所述转角盘(14)上安装有所述转角装置(12)；且所述转角盘(14)通过轴承安装在所述支撑架(18)上，使得所述转角盘(14)和支撑架(18)之间能相对转动；所述控制系统分别与所述加载电机(1)、所述传感器(3)、所述加载器(6)和所述角度传感器(17)相连接；用于获取所述传感器(3)的数据和角度传感器(17)的输出转角，从而控制所述加载电机(1)和所述加载器(6)的运行；所述试验台是以所述转角装置(12)施加给扭转弹簧(10)初始转角，从而通过所述输出盘(9)施加给所述被测减速器(5)扭矩，并以所述驱动电机(1)带动所述被测减速器(5)转动，同时利用所述加载器(6)向所述被测减速器(5)施加径向力，从而利用所述传感器(3)和角度传感器(17)分别获取所述被测减速器(5)的输入和输出试验参数。...

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节减速器的试验台，其特征包括：驱动电机(1)、传感器(3)、被测机器人关节减速器(5)、加载器(6)、输出盘(9)、扭转弹簧(10)、转角装置(12)、转角盘(14)、角度传感器(17)、支撑架(18)和控制系统；所述驱动电机(1)通过联轴器与被测减速器(5)的输入端相连；且所述被测减速器(5)的输入端与驱动电机(1)之间安装有传感器(3)；所述被测减速器(5)的输出端通过其上的安装孔与所述输出盘(9)的一侧端面相连；所述输出盘(9)的另一侧端面通过所述扭转弹簧(10)与所述转角盘(14)相连；且所述输出盘(9)的输出轴末端与所述角度传感器(17)相连；在所述输出盘(9)的外侧设置有固定盘(7)；且在所述固定盘(7)的上方设置有所述加载器(6)；且所述固定盘(7)与加载器(6)相对固定；在所述转角盘(14)上安装有所述转角装置(12)；且所述转角盘(14)通过轴承安装在所述支撑架(18)上，使得所述转角盘(14)和支撑架(18)之间能相对转动；所述控制系统分别与所述驱动电机(1)、所述传感器(3)、所述加载器(6)和所述角度传感器(17)相连接；用于获取所述传感器(3)的数据和角度传感器(17)的输出转角，从而控制所述驱动电机(1)和所述加载器(6)的运行；所述试验台是以所述转角装置(12)施加给扭转弹簧(10)初始转角，从而通过所述输出盘(9)施加给所述被测减速器(5)扭矩，并以所述驱动电机(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄康，段松林，高峰，宋飞，杨沁，洪建，
申请(专利权)人：合肥工业大学，合肥工业大学马鞍山高新技术研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34