【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轮椅测试，尤其涉及一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统及测试方法。
技术介绍
1、目前电动轮椅折叠姿态可靠性测试方法都比较简单和单一，都是测试人员手动操作轮椅多次折叠或展开，利用多种传感器测量并记录轮椅车折叠机构在不同工况下的各组件状态，随后将采集的数据和折叠机构参数上传至计算机中计算可靠度，手动测试方法不仅劳动密集、效率低下、测试周期长，还容易导致测试数据的遗漏、错误记录或人为篡改。
2、公告号为“cn218067009u”名称为“一种手动折叠轮椅折叠机构耐久性测试装置”的技术专利公开了一种手动折叠轮椅折叠机构耐久性测试装置，包括安装在机架上用于固定轮椅靠背扶手的两个靠背夹具与用于固定座面扶手的两个座面夹具以及安装在机架底部用于固定轮椅轮子的轮子卡座；所述两个靠背夹具与两个座面夹具分别通过导轨组件可水平移动地定位在靠背横杆与座面横杆上，靠背横杆与座面横杆的两端分别通过丝杆机构可竖直移动地定位在机架上；所述座面横杆上还配设一通过力传感器施力于其中一个座面夹具的气缸，所述力传感器测得的数据通过数据线输送至所述plc。该测试装置能够自动测试，具有省力、方便的特点。但是该装置仅实现了轮椅折叠机构重复性折叠耐久测试，无法对轮椅折叠机构进行可靠性分析和实现轮椅折叠机构理论设计与实际工作的误差研究；当轮椅折叠机构实际测试时发生损坏时，无法及时停止测试并根据损坏原因进行机构定损。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中无法对轮椅折叠机构进行可靠性分析和实现轮椅折叠机构理论设
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，包括控制机构测试系统和数据处理单元，所述控制机构测试系统包括测试平台、上位机、电控模块和驱动模块，
4、所述测试平台用于采集轮椅折叠运动过程中传感器采集到的实际载荷、位移和加速度数据；
5、所述上位机与数据处理单元、驱动模块以及电控模块连接，用于输入轮椅机构理论数据和生成检测信号，同时接收从电控模块传输回来的输出信号，将控制信号传输给驱动模块和电控模块，并将轮椅机构理论数据传输给数据处理单元；
6、所述电控模块与驱动模块、数据处理单元以及测试平台连接，用于接收驱动模块的控制指令和控制轮椅运行，并将测试平台的传感器采集到的实际载荷、位移和加速度数据传输给数据处理单元；
7、所述数据处理单元，用于通过算法对输入的实际载荷、位移和加速度数据以及轮椅机构理论数据计算出轮椅折叠机构的实际可靠度和理论可靠度进行对比，并将实际可靠度和理论可靠度的对比结果传输至上位机。
8、所述测试平台包括轮椅折叠机构和传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器、位移传感器和状态检测器，所述轮椅折叠机构由主动机构、第一从动机构、第二从动机构、轮椅底部和轮椅座椅组成，其中主动机构首端固定在轮椅底部，末端与第一从动机构连接，连接点靠近第一从动机构末端，第一从动机构首端固定在轮椅底部，末端与第二从动机构连接，连接点靠近第二从动机构首端，第二从动机构首端与轮椅座椅连接，末端与轮椅底部连接，所述轮椅底部由一水平段和一段朝向轮椅座椅的倾斜段连接组成，所述第二从动机构末端与轮椅底部倾斜段连接，所述主动机构首端和第一从动机构首端均与轮椅底部水平段连接，所述压力传感器分别安装于主动机构首端与轮椅底部连接处、主动机构末端与第一从动机构连接处、第一从动机构首端与轮椅底部连接处、第一从动机构末端与第二从动机构连接处，第二从动机构首端与轮椅座椅连接处和末端与轮椅底部连接处，所述位移传感器安装在主动机构上方且与主动机构平行，所述状态检测器分别安装于主动机构首端处和第一从动机构首端。
9、进一步的，所述主动机构为电动推杆。
10、进一步的，所述上位机包括参数输入模块、标定模块、结果输出模块和存储模块，所述参数输入模块与存储模块连接；所述标定模块分别与存储模块和传感器模块连接；所述结果显示模块分别与存储模块和电控模块连接，
11、所述电控模块包括信号输入模块、驱动控制模块、数据采集模块和信号输出模块，所述信号输入模块与上位机和驱动模块连接；所述驱动控制模块分别与信号输入模块、数据采集模块和信号输出模块连接；所述数据采集模块与传感器模块和主动机构连接；所述信号输出模块分别与驱动控制模块、数据采集模块、数据处理单元和上位机连接，
12、所述驱动模块包括编码器和驱动器，所述编码器与上位机和驱动器连接；所述驱动器与编码器和电控模块连接。
13、进一步的，所述传感器模块还包括电流传感器，所述电流传感器与主动机构连接，所述上位机还包括曲线显示模块，所述曲线显示模块分别与存储模块和电控模块连接。
14、本专利技术还设计了一种基于本专利技术所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统的测试方法，包括以下步骤：
15、s1、基于所述的轮椅折叠机构，建立轮椅折叠姿态的受力模型和应力分析模型，根据所述的受力模型和应力分析模型计算出可靠性指标，由可靠性指标计算出理论可靠度，并将受力模型、应力分析模型、可靠性指标以及理论可靠度编译至数据处理单元中，参数输入模块将所述的受力模型、应力分析模型、可靠性指标以及理论可靠度计算所需的所有参数经上位机输入数据处理单元中；
16、s2、实际测试时，轮椅折叠机构反复折叠至最终状态或展开至最终状态，由所述状态传感器检测，压力传感器检测折叠或展开时轮椅折叠机构的实际载荷，电流传感器检测主动机构的电流大小，位移传感器检测主动机构与第一从动机构接触面的加速度；并将检测到的实际载荷、电流大小以及加速度数据经电控模块输入到数据处理单元；
17、s3、当折叠或展开的次数累计至设定的中间次数时，数据处理单元根据步骤s2输入的所有数据、步骤s1输入的受力模型、应力分析模型和可靠性指标，计算出实际可靠度；
18、s4、将所述实际可靠度与所述理论可靠度对比，若误差大于设定的可靠度阈值，则可靠性检测不合格；否则执行步骤s5；
19、s5、重复步骤s2-s4，则获得误差小于或等于设定的可靠度阈值的若干个实际可靠度，直至折叠或展开的次数累计至设定的最大次数时，轮椅折叠机构停止动作；
20、s6、数据处理单元计算若干个实际可靠度的平均方差值，并将平均方差值与设定的平均方差的阈值对比，若平均方差值小于或等于设定的平均方差的阈值，则可靠性检测合格；否则不合格。
21、进一步的，所述步骤s1中，所述轮椅折叠姿态的受力模型包括主动机构受力模型、第一从动机构受力模型和第二从动机构受力模型分别为：
22、
23、
24、根据牛顿第三定律(作用与反作用原理)可得：
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1.一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：包括控制机构测试系统和数据处理单元(1)，所述控制机构测试系统包括测试平台、上位机(2)、电控模块(3)和驱动模块(4)，
2.根据权利要求1所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述主动机构(61)为电动推杆。
3.根据权利要求2所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述上位机(2)包括参数输入模块(21)、标定模块(22)、结果输出模块(24)和存储模块(25)，所述参数输入模块(21)与存储模块(25)连接；所述标定模块(22)分别与存储模块(25)和传感器模块(5)连接；所述结果显示模块(24)分别与存储模块(25)和电控模块(3)连接，
4.根据权利要求3所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述传感器模块(5)还包括电流传感器(52)，所述电流传感器(52)与主动机构(61)连接，所述上位机(2)还包括曲线显示模块(23)，所述曲线显示模块(23)分别与存储模块(25)和电控模块(3)连接。
5.一种基于根据权利要求4所述的一种轮椅折叠姿
6.根据权利要求5所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述轮椅折叠姿态的受力模型包括主动机构(61)受力模型、第一从动机构(62)受力模型和第二从动机构(63)受力模型分别为：
7.根据权利要求6所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤S1与S2之间还包括传感器模块(5)判断轮椅折叠机构(6)初始状态，如果当前轮椅折叠机构(6)已经折叠至最终状态，则传感器模块(5)将信号经电控模块(3)传输至上位机(2)，上位机(2)控制轮椅折叠机构(6)开始执行展开指令，展开至最终状态，反之轮椅折叠机构(6)执行折叠指令，所述展开指令为主动机构(61)伸长，所述折叠指令为主动机构(61)收缩；
8.根据权利要求6所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤S2包括将主动机构(61)首端处的压力传感器(51)检测到的载荷数据记为F实，数据处理单元(1)将公式5)中的F替换为F实，再按照公式5)4)3)2)1)的顺序计算出FF61x、F6162x、FF61y、F6162y、FE62x、F6162x、F6362x、FE62y、F6162y、F6362y、FA63x、F6263x、FC63x、FA63y、F6263y以及FC62y并与对应的压力传感器(51)测得的载荷值进行对比，若误差值超过设定的阈值，则检查对应的压力传感器(51)是否损坏；若误差小于或等于设定的阈值，则执行步骤S3；
9.根据权利要求6所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤S3包括将位移传感器(54)采集到的主动机构(61)与第一从动机构(62)接触面的加速度记为aK61x实、aK61y实和aK62x实，将公式5)中的F替换为F实，公式10)中的aK61x、aK61y、aK62x替换为aK61x实、aK61y实和aK62x实，依次计算公式5)至22)，得到实际可靠度Pr61实、Pr62实和Pr63实；步骤S4将Pr61实、Pr62实、Pr63实和Pr61、Pr62、Pr63进行误差对比；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行权利要求5-9任一项所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法。
...【技术特征摘要】
1.一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：包括控制机构测试系统和数据处理单元(1)，所述控制机构测试系统包括测试平台、上位机(2)、电控模块(3)和驱动模块(4)，
2.根据权利要求1所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述主动机构(61)为电动推杆。
3.根据权利要求2所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述上位机(2)包括参数输入模块(21)、标定模块(22)、结果输出模块(24)和存储模块(25)，所述参数输入模块(21)与存储模块(25)连接；所述标定模块(22)分别与存储模块(25)和传感器模块(5)连接；所述结果显示模块(24)分别与存储模块(25)和电控模块(3)连接，
4.根据权利要求3所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统，其特征在于：所述传感器模块(5)还包括电流传感器(52)，所述电流传感器(52)与主动机构(61)连接，所述上位机(2)还包括曲线显示模块(23)，所述曲线显示模块(23)分别与存储模块(25)和电控模块(3)连接。
5.一种基于根据权利要求4所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述轮椅折叠姿态的受力模型包括主动机构(61)受力模型、第一从动机构(62)受力模型和第二从动机构(63)受力模型分别为：
7.根据权利要求6所述的一种轮椅折叠姿态可靠性测试方法，其特征在于：所述步骤s1与s2之间还包括传感器模块(5)判断轮椅折叠机构(6)初始状态，如果当前轮椅折叠机构(6)已经折叠至最终状态，则传感器模块(5)将信号经电控模块(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王筱蓉，张璇，薛文华，苏傲成，黄晨峻，王禹，朱源，张溟睿，危昊翔，陶钜翔，刘磊，陈锐，代洪典，姜根柱，李立红，许旸，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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