一种用于寿命预测的末端机构、柔性机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于寿命预测实验的末端机构、柔性机器人，设置于机器人本体上，包括：末端部与机器人本体的执行端相连，末端部能沿水平方向、竖直方向移动及做转动动作；故障模拟工件用于模拟断裂、松弛实验；设置于末端部上的固定支撑部，固定支撑部用于固定支撑故障模拟工件；设置于末端部上的第一数据采集部件，第一数据采集部件用于采集末端部的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为基准信号输出；设置于故障模拟工件上的第二数据采集部件，第二数据采集部件用于采集故障模拟工件的末端的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为工件寿命预测信号输出。本实用新型专利技术具有适应性强、实验效率高、加速实验进程、增加数据采集维度等特点。度等特点。度等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于寿命预测的末端机构、柔性机器人


[0001]本技术涉及工业机器人状态监测及故障诊断
，具体地，涉及一种用于机器人寿命预测的末端机构、柔性机器人。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展和生产工艺的进步,当代设备日益朝着大型化、复杂化、自动化以及智能化方向发展。为保障设备安全性与可靠性,剩余寿命预测技术亟待发展。随着科学技术的不断发展，机器人技术已经在越来越多的领域得到了广泛的应用，目前也已经有越来越多的机器人被应用到工厂、商场以及家庭等不同场所中。相较于传统的人工以及机械设备，机器人具有智能化程度高、管理难度低以及经济效益高等许多优势。然而面对着越来越繁杂的社会需求，很多机器人系统的规模变得越来越大，同时系统的集成度也变得越来越高。因此一旦机器人出现意外的故障，或者因为使用超过预期寿命而导致性能衰退，都可能严重损害用户的利益。为了解决机器人运营和维护过程中的这些隐患，需要对机器人的运行状态进行有效地评估，同时对机器人的寿命进行准确地预测。
[0003]经检索发现，公开号为CN110757510A的中国专利，提出了一种机器人剩余寿命预测方法及系统，该系统通过DTW算法和匹配库对机器人动态建立预测模型，同时利用XGBoost算法进行多步回归预测来提高预测的效率和精度；公开号为CN110044609A的中国专利技术专利提出了一种机器人减速器的寿命预测系统，该系统通过一定的机械设计实现对精密摆线减速器的数值采集，同时通过相应的信号处理方法对采集得到的数据进行分析，从而间接模拟预测出精密摆线减速器的寿命极限；公开号为CN108363836A的中国专利，提出了一种多工况自适应的工业机器人健康度评估方法及系统，该系统通过对工业机器人进行数据采集、特征匹配以及建立关联模型等步骤有效地实现了对工业机器人使用寿命的预测和健康度的评估；公开号为CN109849055A和CN109719756A的专利技术专利提出了对机器人电缆线束寿命进行预测的系统和装置，有效地实现了对机器人电缆寿命的准确预测。
[0004]但是，上述对机器人进行寿命预测的系统大多都着眼于对机器人的电缆、减速器等结构的寿命预测，基本上不涉及对机器人末端执行机构的寿命预测。而末端执行机构对于机器人的运行和工作有着非常重要的作用，同时该机构也是机器人维护工作的重要内容。因此，需要开发一种能够对机器人的末端执行机构进行快速、精准寿命预测的系统。
[0005]寿命预测过程中，往往需要对于被测对象进行实验标定，明确全生命周期的状态曲线。这一过程是繁琐而漫长的。并且用于专门寿命预测的设备本身适应性很差，无法普适地用于不同的工件。
[0006]故提出了，用于寿命预测的柔性机器人末端机构，改善这一方面。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种用于寿命预测的末端机构、柔性机器人，以解决现有的寿命预测实验过程存在的设备适应性差、实验时间过长、实
验数据不足及实验效率低下等问题。
[0008]本技术第一个方面提供一种用于寿命预测实验的柔性机器人末端机构，设置于机器人本体上，包括：
[0009]末端部，所述末端部与机器人本体的执行端相连，所述末端部能沿水平方向、竖直方向移动及做转动动作；
[0010]设置于待测机器人本体上的末端部，所述末端部能沿水平方向、竖直方向移动及做转动动作；
[0011]设置于所述末端部上的故障模拟工件,所述故障模拟工件用于模拟断裂、松弛实验；
[0012]设置于所述末端部上的固定支撑部，所述固定支撑部用于固定支撑所述故障模拟工件；
[0013]设置于所述末端部上的第一数据采集部件，所述第一数据采集部件用于采集所述末端部的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为基准信号输出；
[0014]设置于所述故障模拟工件上的第二数据采集部件，所述第二数据采集部件用于采集所述故障模拟工件的末端的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为工件寿命预测信号输出。
[0015]优选地，所述固定支撑部包括：
[0016]设置于所述末端部下端面的第一支座；
[0017]设置于所述第一支座上的上盖，通过所述上盖与所述第一支座相互夹持用以固定所述第一数据采集部件；
[0018]设置于所述第一支座下方并与所述末端部相连的第二支座。
[0019]优选地，所述故障模拟工件包括：
[0020]断裂实验工件，所述断裂实验工件设置于所述上盖的外侧并与所述第一支座通过固定螺栓固定，且所述固定螺栓与所述第二支座的方向正交，使所述断裂实验工件与所述松弛实验工件的受力方向呈正交，完全解耦；所述断裂实验工件上设有断裂实验工件试验点；
[0021]松弛实验工件，所述松弛实验工件与所述第二支座相连；所述松弛实验工件上设有松弛实验工件试验点；
[0022]第一工件配重，所述第一工件配重与所述断裂实验工件相连；
[0023]第二工件配重，所述第二工件配重与所述松弛实验工件相连。
[0024]优选地，所述断裂实验工件的数量为两个，且两个所述断裂实验工件呈左右对称；
[0025]所述松弛实验工件的数量为三个，且三个所述松弛实验工件位于同一平面，其中一个所述松弛实验工件与相邻两个所述松弛实验工件呈90度分布。
[0026]优选地，所述第二数据采集部件包括：
[0027]分别设置于两个所述断裂实验工件上的第一传感器，且设置于两个所述断裂实验工件上的所述第一传感器位于同一平面；
[0028]分别设置于三个所述松弛实验工件的第二传感器，且设置于三个所述松弛实验工件上的所述第二传感器位于同一平面内。
[0029]优选地，所述第一传感器、所述第二传感器通过连接件或粘贴剂分别与所述断裂
实验工件、所述松弛实验工件固定。
[0030]本技术第二个方面提供一种柔性机器人，包括上述的用于寿命预测实验的末端机构和机械臂组件，所述机械臂组件的端部与所述末端机构的末端部相连。
[0031]优选地，柔性机器人包括：
[0032]用于支撑上方部件的支撑座；
[0033]设置于所述支撑座上的用于安装所述机械臂组件的底座，所述底座与所述支撑座之间设有用于减少振动的减振部件。
[0034]优选地，所述机械臂组件包括：
[0035]设置于所述底座上的第一机械臂，所述第一机械臂一端与所述底座相连构成第一转动副；
[0036]设置于所述第一机械臂上方的第二机械臂，所述第二机械臂一端与所述第一机械臂另一端相连构成第二转动副；
[0037]设置于所述第二机械臂另一端的第三机械臂，所述第三机械臂沿所述第二机械臂的竖向设置并与其相连构成第三转动副，且所述第三机械臂可沿竖直方向移动。
[0038]优选地，所述支撑座、所述底座、所述第一机械臂、所述第二机械臂之间相互平行设置，并与所述第三机械臂相互正交；
[0039]所述第一转动副的旋转轴、所述第二转动副本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于寿命预测的末端机构，设置于机器人本体上，其特征在于，包括：末端部，所述末端部与机器人本体的执行端相连，所述末端部能沿水平方向、竖直方向移动及做转动动作；设置于所述末端部上的故障模拟工件,所述故障模拟工件用于模拟断裂、松弛实验；设置于所述末端部上的固定支撑部，所述固定支撑部用于固定支撑所述故障模拟工件；设置于所述末端部上的第一数据采集部件，所述第一数据采集部件用于采集所述末端部的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为基准信号输出；设置于所述故障模拟工件上的第二数据采集部件，所述第二数据采集部件用于采集所述故障模拟工件的末端的加速度与位姿信号，并将采集的信号作为工件寿命预测信号输出。2.根据权利要求1所述的用于寿命预测的末端机构，其特征在于，所述固定支撑部包括：设置于所述末端部下端面的第一支座；设置于所述第一支座上的上盖，通过所述上盖与所述第一支座相互夹持用以固定所述第一数据采集部件；设置于所述第一支座下方并与所述末端部相连的第二支座。3.根据权利要求2所述的用于寿命预测的末端机构，其特征在于，所述故障模拟工件包括：断裂实验工件，所述断裂实验工件设置于所述上盖的外侧并与所述第一支座通过固定螺栓固定，且所述固定螺栓与所述第二支座的方向正交，使所述断裂实验工件与松弛实验工件的受力方向呈正交，完全解耦；所述断裂实验工件上设有断裂实验工件试验点；松弛实验工件，所述松弛实验工件与所述第二支座相连；所述松弛实验工件上设有松弛实验工件试验点；第一工件配重，所述第一工件配重与所述断裂实验工件相连；第二工件配重，所述第二工件配重与所述松弛实验工件相连。4.根据权利要求3所述的用于寿命预测的末端机构，其特征在于，所述断裂实验工件的数量为两个，且两个所述断裂实验工件呈左右对称布置；所述松弛实验工件的数量为三个，且三个所述松弛实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：付庄，方子，周琳慧，管贻生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：