机器人一体化关节性能测试系统的设计与实现 design implementation of performance-testing system for robot modular joint.pdfVIP

第20眷第5期 机电产品开簋与钏崭 v01．20．№5 1哩生!旦 竖!!竺!竺竺!l竺!!竺!!芝!!!竺生型墅塑! !塑：!垫堡 机器人一体化关节性能测试系统的设计与实现 周留栓，贾庆轩，张晓东 (北京邮电大学自动化学院．北京100876) 摘要：为验证机器人一体化关节的性能是否达到指标要求，设计并实现了一体化关节性能测试试验平 台。在谊乎台上可以实现时关节输出力矩、运动位置精度和速度性能等关键性能参数的标定。 并对此试验平台的结构特性夏精度进行了分析，得到系统结构的模态和谐响应振动数据。考察 了姑构变形对测试精度的影响。最终对一体化关节进行性能测试，得到机嚣人一体化关节输出 力矩厦运动精度等关键性能指标。 关键词：一体化关节；性能测试；固有频率；振型 中图分类号：TN911．22文献标识码：A 文章编号：1002—6673(2007)05—001—03 置传感器、限位开关等。其中．传动机构由直流无刷电 0引言 机、制动器、谐波减速器组成。利用轴支撑．可以实现静 一体化关节是机器人的重要组成部分．其主要由两 块相对动块的运动，实现一个转动自由度。静块作为动 个动块及一个静块组成，内部集成了关节控制器、驱动 块运动基座，其内部安装有伺服控制器等控制器件。 单元、传动单元、传感器单元和热控单元，具有标准的 1．2一体化关节性能测试试验平台 机械和电气接口。 测试平台系统硬件包括：待测关节、扭矩传感器、 为了保证机器人运动的实现，一体化关节首先要达 磁粉制动器、光栅编码器、PC机及相应的信号采集的 到性能指标的要求．一体化关节的性能直接影响到整个 数据采集卡等。在关节输出端通过联轴器与扭矩传感器 机器人的精度。因此。对一体化关节进行性能参数测试 进行联接，磁粉制动器则通过联轴器与扭矩传感器另一 及精度标定显得尤为必要。 端进行联接。其安装结构如图1所示。 一体化关节测试的基本内容包括输出力矩、制动力 关节 圈光据 扭矩侍感器礁耢制动嚣 矩、定位精度和速度性能测试。在基本测量的基础上． 进行关节的动态测量分析．给出关节性能的综合评定。 由于测试参数多，测试过程复杂，本文采用了基于 mWind删“CⅥ的虚拟仪器测试平台。与传统仪器相 比．测试效率及测试精度高。用户还可以通过相应的编 程对虚拟仪器进行移植、改进或功能扩展。充分体现出 了“软件就是仪器”的强大优势Ⅲ。 田l蔫试平台总装圈 The of 1关节性能测试平台的搭建 n晷l pr萱ncipledbgmmsyit咖 1．1一体化关节简介 其测试原理为：在关节转动的情况下．增大磁粉制 动器的电流，产生负载扭矩(相对于关节)。通过扭矩 一体化关节的结构组成：作为被测对象的一体化关 测试仪检测负载扭矩的大小。控制电路通过光栅的脉冲 节．主要有两大部分组成：一个静块和一个动块。动块