一种机械手传动单元极限运动特性测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于机械手设计领域，涉及一种机械手传动单元极限运动特性测试系统。
【背景技术】
[0002]机械手传动单元由伺服控制器、伺服电机以及减速器等部件组成，是实现机械手运动功能的核心，其运动特性尤其是极限运动特性决定了机械手的运动性能、质量和寿命。在进行机械手设计时，通常以机械手的动力学参数为依据，通过计算机仿真设计的方法分析计算机械手传动单元的目标运行参数，并依据伺服控制器、伺服电机以及减速器等各部件的铭牌参数进行机械手传动单元的初步设计与选型。然后将机械手传动单元安装到目标机械手上进行测试，以获取机械手传动单元的实际极限运动特性，由此判断机械手传动单元是否符合目标机械手的设计要求。该测试方法虽然可以有效地测试评价机械手传动单元，但是由于初步设计与选型主要依据伺服控制器、伺服电机以及减速器等各部件的铭牌参数，并不能保证机械手传动单元的实际极限运动特性达到设计标准。一旦在测试中出现实际极限运动特性不达标的情况，可能会对目标机械手造成损坏，带来严重的经济损失;更换目标机械手上的机械手传动单元也将产生大量的工作量并导致研发进度的滞后。因此，发明一种用于测试评价机械手传动单元的实际极限运动特性是否达到设计标准的机械手传动单元极限运动特性测试系统具有重要意义。
[0003]本发明与申请号为201410532213.9的发明专利申请，有以下不同:
[0004]201410532213.9发明专利描述的系统，主要功能是对伺服电机在多重负载下的极限运动特性测试;本发明是模拟机械手实际运行环境，对机械手传动单元在变化负载下进行极限运动特性测试。
[0005]201410532213.9发明专利描述的系统，未对负载力矩控制和测试数据检测的方法做出详尽描述;本发明的负载力矩控制和测试数据检测均由控制检测单元实现。
[0006]201410532213.9发明专利描述的系统，需要测试人员设置测试方案，并且未涉及对测试结果的分析;本发明的测试评价子系统可以根据机械手传动单元的目标运行参数设计测试方案，并且自动生成测试报告。
【发明内容】
[0007]本发明公开了一种用于测试评价机械手传动单元是否达标的机械手传动单元极限运动特性测试系统。本系统能够根据可自动加载的机械手传动单元目标运行参数设计测试方案，对机械手传动单元的实际极限运动特性进行测试，并且自动生成测试报告。
[0008]本发明的技术方案:
[0009]—种机械手传动单元极限运动特性测试系统，包括测试平台、控制检测单元和测试评价子系统；
[0010]机械手传动单元包括伺服控制器、伺服电机以及减速器，实现机械手运动功能的核心。
[0011]测试平台包括固定卡件、平台台架、可调整安装架、摇柄、丝杠、丝杠升降机、升降台、支撑台、负载力矩控制器、连轴器和运动参数测量传感器;固定卡件上表面设有X轴方向移动滑槽，其上设有X轴方向移动滑轨，下表面设有Y轴方向移动滑轨，其上设有Y轴方向移动滑槽，固定卡件上设有安装平台；机械手传动单元通过固定螺钉孔固定于安装平台上，固定卡件通过Y轴方向移动滑轨和Y轴方向移动滑槽固定于升降台上，其两端与可调整安装架上的滑槽配合，位于可调整安装架中间，可调整安装架位于平台台架左上表面;通过X轴方向移动滑轨和X轴方向移动滑槽调整机械手传动单元在X轴方向的位置，通过Y轴方向移动滑轨和Y轴方向移动滑槽调整机械手传动单元在Y轴方向的位置;摇柄通过丝杠使丝杠升降机升高或降低升降台位置，以调整机械手传动单元在Z轴方向的位置;通过位置调整，将机械手传动单元的传动轴与负载力矩控制器的输出轴通过连轴器共轴线连接，完成机械手传动单元的安装固定，负载力矩控制器位于支撑台上，支撑台固定于平台台架上，连轴器固定于可调整安装架上;通过负载力矩控制器对机械手传动单元施加负载力矩，以模拟实际运行环境;通过负载力矩控制器右侧的运动参数测量传感器检测机械手传动单元的测试参数。
[0012]控制检测单元包括测控模块、RS-232/USB转换模块、CAN/LAN转换模块、4个接线端子、指示单元和电源系统;控制检测单元以测控模块为核心，通过接线端子I和RS-232/USB转换模块与测试评价子系统通讯，获取相关测试指令并将测试数据上传至测试评价子系统;根据测试评价子系统发出的指令，控制检测单元通过接线端子2和CAN/LAN转换模块控制机械手传动单元中的伺服控制器，进而控制机械手传动单元，并通过接线端子3以0-10V模拟信号控制负载力矩控制器，同时通过接线端子4以RS-485通讯方式从运动参数测量传感器读取测试数据;控制检测单元以电源系统供电，并以指示单元指示当前状态;所述的测控模块包括MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)、CAN接口、D/A输出接口、RS_485接口、RS-232接口、电源系统接口和指示输出接口 J⑶用以控制测控模块;RS-232接口连接RS-232/USB转换模块，用以实现控制检测单元与测试评价子系统的通讯;CAN接口连接CAN/LAN转换模块，用以实现控制检测单元对机械手传动单元的控制;RS-485接口用以实现控制检测单元与运动参数测量传感器的通讯;D/A输出接口用以实现0-10V模拟量输出，电源系统接口用以连接电源系统，指示输出接口用以连接指示单元。
[0013]测试评价子系统包括数据库模块、人机交互模块、流程控制模块、伺服电机控制模块、负载力矩控制模块、运动参数测量模块、数据通讯模块和数据分析模块，数据库模块用以存储机械手传动单元目标运行参数、预置测试方案和机械手传动单元的测试数据;人机交互模块获取操作人员的指令，如启动测试流程、参数读取、存储和显示等指令。流程控制模块根据人机交互模块获取的指令和数据库模块中的机械手传动单元目标运行参数与预置测试方案，生成对机械手传动单元的测试流程，并按照测试流程的时序分别向伺服电机控制模块、负载力矩控制模块和运动参数测量模块发出控制指令，使得测试按照既定的流程和时序执行，并将测试流程通过人机交互模块显示;伺服电机控制模块通过数据通讯模块与机械手传动单元中的伺服控制器通讯，下置控制指令，进而控制机械手传动单元，使机械手传动单元按照测试流程实现加速、减速、匀速和急停运行方式;负载力矩控制模块通过数据通讯模块与控制检测单元通讯，下置负载力矩控制器的控制指令，使负载力矩控制器按照测试流程对机械手传动单元加载负载力矩;运动参数测量模块通过数据通讯模块与控制检测单元通讯，下置运动参数测量传感器测试数据的采集指令，并将采集到的测试数据通过数据通讯模块上传到数据库模块;数据分析模块根据数据库模块中的测试数据和机械手传动单元目标运行参数分析计算偏差、滞后时间、超调、振荡时间等参数，并生成测试报告。最后通过数据显示模块显示测试报告。
[0014]本发明的有益效果在于通过机械手传动单元极限运动特性测试系统测试机械手传动单元，可以保证机械手传动单元的极限运动特性，避免只依据铭牌参数初步设计与选型然后直接安装到目标机械手上进行实际极限运动特性测试而产生损坏机械手的风险，减少工作量，保障机械手的研发进度，降低企业的研发费用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的系统结构框图。
[0016]图2是固定卡件结构示意图。
[0017]图3是测试平台和控制检测单元结构示意图。
[0018]图4是控制检测单元结构框图。
[0019]图5是测控模块结构框图。
[0020]图6是测试评价子系统结构框图。
[0021 ]图中:I固定卡件;2Y轴方向移动滑轨;3X轴方向移动滑轨;4X轴方向移动滑槽;5安装平台；6固定螺钉孔;7平台台架;8可调整安装架;9丝杠升降机；10丝杠；11摇柄；12升降台；13Y轴方向移动滑轨；14连轴器;15负载力矩控制器;16运动参数测量传感器;17支撑台；18信号连接端子;19控制检测单元。
【具体实施方式】
[0022]以下结合
【发明内容】
和说明书附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0023]如图1所示，机械手传动单元极限运动特性测试系统包括测试平台、控制检测单元和测试评价子系统。测试平台用以安装固定机械手传动单元，通过负载力矩控制器加载负载力矩，模拟实际运行环境，并通过运动参数测量传感器读取机械手传动单元的测试参数。控制检测单元根据测试评价子系统的指令对机械手传动单元进行测试，控制负载力矩控制器对机械手传动单元加载负载力矩的大小与变化，并控制运动参数测量传感器读取、上传测试数据。测试评价子系统通过流程控制模块控制系统测试流程，并通过数据分析模块对上传的测试数据进行分析处理，生成测试报告。
[0024]测试