一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統技術方案

本發明專利技術公開了一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，包括機械部分和電氣控制部分，機械部分包括依次同軸連接的伺服電機，被測減速器，角度測量裝置，扭矩傳感器，負載手臂，所述這些元件通過支架固定在水平導軌上，所述被測減速器上裝有溫度傳感器；電氣控制部分包括：工業控制計算機、運動控制卡，數據采集卡，計數卡以及溫度采集模塊；運動控制卡通過伺服驅動器與伺服電機連接；數據采集卡與扭矩傳感器信號輸出端及伺服驅動器扭矩監測端連接；計數卡與角度測量裝置的信號輸出端連接；溫度傳感器通過溫度采集模塊與計算機串口連接。本發明專利技術能夠對機器人關節用減速器的綜合性能，進行測試，結構簡單，測試精度高、通用性好。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種機器人關節用減速器，特別涉及一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統。
技術介紹
機器人關節減速器是多自由度機器人的基礎部件，同樣也是很多工業機器人，如點焊機器人，碼垛機器人及搬運機器人的核心功能部件，其綜合性能的好壞直接影響機器人的工作性能。隨著世界工業的發展，對于機器人這類自動化產品的需求越來越大，尤其是汽車生產線，所以就需要開發設計和制造出更多高性能的機器人關節減速器，以滿足機器人設備的需要，這就需要我們研究機器人關節減速器的效率、壽命、傳動精度、啟動力矩、剛 度與回差、過渡過程、溫升等動力學及摩擦學綜合特性，這些特性就決定了機器人關節的工作能力。而如何獲取機器人關節減速器的這些性能指標，對機器人關節的性能進行測試評估，獲知影響機器人關節減速器的重要參數，一直都缺少一套完整的模擬機器人運動的關節減速器測試系統。
技術實現思路
針對上述的技術問題，本專利技術提出了一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，以對機器人減速器的各個性能指標進行檢測。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于包括依次連接且通過支架固定在水平導軌上的伺服電機、被測減速器、角度測量裝置、扭矩傳感器，以及負載臂或軸端固定桿，所述被測減速器上安裝有溫度傳感器，所述伺服電機自帶編碼器，伺服電機自帶編碼器和角度測量裝置分別用于讀取被測減速器的輸入輸出角度信息，伺服電機連接有伺服驅動器，該伺服驅動器的扭矩檢測端口與扭矩傳感器用于讀取被測減速器的輸入和輸出扭矩信息，溫度傳感器用于讀取被測減速器的溫度變化信息，所述伺服電機、角度測量裝置、扭矩傳感器，以及溫度傳感器均與控制計算機相連。作為本專利技術的優選實施例，所述伺服電機和被測減速器直接連接并通過第一支架固定在水平導軌上；作為本專利技術的優選實施例，所述被測減速器的輸出端連接有第一連接軸，所述角度測量裝置設置在第一連接軸上且隨第一連接軸轉動；作為本專利技術的優選實施例，所述角度測量裝置通過第二支架安裝在水平導軌上；作為本專利技術的優選實施例，所述扭矩傳感器的兩端通過聯軸器分別與角度測量裝置和負載臂連接，所述負載臂安裝在第二連接軸上，所述第二連接軸安裝在扭矩傳感器的輸出端，所述扭矩傳感器通過第一支座安裝在水平導軌上，所述第二連接軸通過第三支架安裝在水平導軌上；作為本專利技術的優選實施例，所述負載臂包括負載桿和負載盤，所述負載盤通過螺栓安裝在負載桿的螺栓孔內；作為本專利技術的優選實施例，所述扭矩傳感器的兩端通過聯軸器分別與角度測量裝置和軸端固定桿連接，所述軸端固定桿安裝在第二連接軸一端，所述第二連接軸安裝在扭矩傳感器的輸出端，所述軸端固定桿通過第三支座安裝在水平導軌上；作為本專利技術的優選實施例，所述伺服電機通過運動控制卡與控制計算機相連，所述運動控制卡與伺服驅動器的信號控制端相連進行信號雙向通訊，伺服驅動器與伺服電機雙向信號連接，以此實現對伺服電機運動的控制，并且記錄伺服電機自帶編碼器的角度信息；作為本專利技術的優選實施例，所述扭矩傳感器通過數據采集卡與控制計算機相連，所述數據采集卡的一個通道與伺服驅動器的扭矩監測端口相連，另一個通道與扭矩傳感器的輸出端相連；所述角度測量裝置通過計數卡與控制計算機相連，所述溫度傳感器通過溫度采集模塊與控制計算機相連；作為本專利技術的優選實施例，所述溫度傳感器為熱敏電阻溫度傳感器。 與現有技術相比，本專利技術通過伺服電機自帶編碼器和角度測量裝置讀取被測減速器的輸入輸出角度信息，通過伺服驅動器的扭矩檢測端口與扭矩傳感器讀取被測減速器的輸入和輸出扭矩信息，通過溫度傳感器讀取被測減速器的溫度變化信息，以此實現對機器人關節用減速器的效率、壽命、傳動精度、啟動力矩、剛度與回差、過渡過程、溫升等一系列綜合性能進行測試，結構簡單，測試精度高，通用性好。附圖說明圖I是本專利技術系統的機械結構圖；圖2是本專利技術系統的電氣框圖；圖I 中，I-伺服電機；2_被測減速器；3_第一連接軸；4_角度測量裝置；5_聯軸器；6-扭矩傳感器；7_聯軸器；8_第二連接軸；9_軸端固定桿；10-負載桿；11-負載盤；12-第三支架；13-第一支座；14-第二支架；15-溫度傳感器；16-第一支架；17_底座；18-水平導軌。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術測試系統進行進一步的詳細闡述參見圖I機械部分，伺服電機I輸出軸直接連接被測減速器2的輸入端，并通過第一支架16固定在水平導軌18上面，水平導軌則固定在底座17上，被測減速器2上安裝有溫度傳感器15進行溫度的測量。被測減速器2輸出端法蘭通過第一連接軸3與之后的元件相連接，第一連接軸3上套有角度測量裝置4的內圈并通過專用螺母緊固，角度測量裝置4的外圈則通過第二支架14固定在水平導軌18上面。第一連接軸3通過第一聯軸器5與扭矩傳感器6相連接，扭矩傳感器6通過第二聯軸器7與第二連接軸8連接，扭矩傳感器通過第一支座13固定在水平導軌上面。第二連接軸8通過第三支架12固定在水平導軌上。如果要進行剛度測定時，需將輸出軸堵轉，使第二連接軸8套上軸端固定桿9的一端，軸端固定桿9另一端通過第三支架12固定。如果通過負載手臂加載，則不使用軸端固定桿9，而是在第二連接軸8上安裝負載手臂，負載手臂通過負載桿10和負載盤11組成。參見圖2，電氣控制部分包括工業控制計算機，以及插在工業控制計算機PCI插槽中的運動控制卡、數據采集卡、計數卡和通過串口進行信號通訊的溫度采集模塊。運動控制卡通過一個端子板與伺服驅動器的信號控制端相連進行信號雙向通訊，伺服驅動器與伺服電機雙向信號連接，以此實現對伺服電機運動的控制，并且記錄伺服電機自帶編碼器的角度信息，即系統輸入角度信息；數據采集卡的一個通道連接伺服驅動器的扭矩監測端口獲得系統輸入扭矩信號，另一個通道與扭矩傳感器的輸出端相連以獲得減速器的輸出扭矩信號；計數卡通過線纜連接角度測量裝置的信號輸出端獲得系統的角度輸出信號。溫度傳感器連接溫度采集模塊，溫度采集模塊的輸出端與工業控制計算機的串口相連接，實現記錄系統溫度變化情況并通過串口將信息傳入工業控制計算機。所述伺服電機自帶編碼器，編碼器信號連接伺服驅動器的角度信號輸入端口。伺服電機輸出軸與機器人關節用減速器輸入端直接相連并固定在同一支架上，不加入聯軸器等其他連接原件，并且被測減速器表面貼有熱敏電阻溫度傳感器，電阻變化信號通過溫度采集模塊及串口送入計算機。所述角度測量裝置內圈套在第一連接軸上，第一連接軸右側軸端有螺紋，通過專用螺母螺紋連接將角度測量裝置的內圈定位在內圈左側連接軸軸肩上并緊固，角度測量裝 置的外圈通過螺釘連接緊固在第二支架上。并且第一連接軸上以軸端圓圓心為中心對稱分布有貫通軸的螺栓孔，通過螺釘連接將第一連接軸與減速器法蘭輸出端相連。所述被測減速器輸出端是通過一個扭矩傳感器與負載手臂相連，并且第一連接軸及第二連接軸與扭矩傳感器的連接是采用兩個彈性聯軸器實現的。系統運行是通過工業控制計算機和運動控制卡實現對系統輸入運動的控制。系統的加載通過負載手臂加載。若要將系統輸出堵轉，進行剛度測定時，輸出軸通過軸端固定桿連接支架，即所述第二連接軸上通過鍵連接套有一個軸端固定桿，軸端固定桿的另一端通過螺栓連接固定在第三支架上，實現第二連接軸的堵轉。系統運行的過程中通過角度測量裝置和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于：包括依次連接且通過支架固定在水平導軌（18）上的伺服電機（1）、被測減速器（2）、角度測量裝置（4）、扭矩傳感器（6），以及負載臂或軸端固定桿，所述被測減速器上安裝有溫度傳感器（15），所述伺服電機自帶編碼器，伺服電機自帶編碼器和角度測量裝置分別用于讀取被測減速器的輸入輸出角度信息，伺服電機連接有伺服驅動器，該伺服驅動器的扭矩檢測端口與扭矩傳感器用于讀取被測減速器的輸入和輸出扭矩信息，溫度傳感器用于讀取被測減速器的溫度變化信息，所述伺服電機、角度測量裝置、扭矩傳感器，以及溫度傳感器均與控制計算機相連。

【技術特征摘要】
1.一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于包括依次連接且通過支架固定在水平導軌(18)上的伺服電機(I)、被測減速器(2)、角度測量裝置(4)、扭矩傳感器(6)，以及負載臂或軸端固定桿，所述被測減速器上安裝有溫度傳感器(15)，所述伺服電機自帶編碼器，伺服電機自帶編碼器和角度測量裝置分別用于讀取被測減速器的輸入輸出角度信息，伺服電機連接有伺服驅動器，該伺服驅動器的扭矩檢測端口與扭矩傳感器用于讀取被測減速器的輸入和輸出扭矩信息，溫度傳感器用于讀取被測減速器的溫度變化信息，所述伺服電機、角度測量裝置、扭矩傳感器，以及溫度傳感器均與控制計算機相連。2.如權利要求I所述的一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于所述伺服電機和被測減速器直接連接并通過第一支架(16)固定在水平導軌上。3.如權利要求I所述的一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于所述被測減速器的輸出端連接有第一連接軸(3)，所述角度測量裝置設置在第一連接軸上且隨第一連接軸轉動。4.如權利要求I或3所述的一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于所述角度測量裝置通過第二支架(14)安裝在水平導軌上。5.如權利要求I所述的一種機器人關節用減速器綜合性能測試系統，其特征在于所述扭矩傳感器的兩端通過聯軸器分別與角度測量裝置和負載臂連接，所述負載臂安裝在第二連接軸(8)上，所述第二連接軸(8)安裝在扭矩傳感器的輸出端，所述扭矩傳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜歌東，梅雪松，鄒創，陶濤，許睦旬，呂江偉，趙飛，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：