协作机器人及其滚动轴承滚动阻力测试装置的制作方法

本发明涉及智能机器技术领域，具体而言，涉及一种协作机器人及其滚动轴承滚动阻力测试装置。

背景技术

现有技术中，协作机器人机械臂的力控检测系统是通过检测伺服电机的电流大小，实现对机械臂输出力大小的控制，因此可通过精密控制电机电流大小达到精密控制电机输出力大小的目的。比如现已有的一个使用案例，协作机器人打磨不规则平面时，只需输入施加在不规则平面上的力的大小值，即能够保证打磨时作用在不规则面上的力保持一致，该案例即依靠机械臂输出力的精确控制来实现。

电机电流除主要用于驱动电机轴转动外，还要克服一部分阻力，该部分阻力包括电机转动时产生的磁阻力和套接在电机轴上的滚动轴承的滚动阻力。

其中，电机转动时产生的磁阻力可通过模拟仿真计算出来，滚动轴承的滚动阻力现无法测试出来，针对此情况，若能够检测轴承的滚动阻力大小，将此值输入到软件控制中，则能够使机器人的力控更加精确化。

技术实现要素：

本发明提供了一种滚动轴承滚动阻力测试装置，旨在解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明提供一种滚动轴承滚动阻力测试装置，包括扭矩放大机构和扭矩采集器；其中，

所述扭矩放大机构包括依次传动连接的输入轴、放大组件和输出轴；

所述扭矩采集器与所述输入轴同轴设置；所述输出轴与协作机器人的电机轴连接。

进一步地，所述放大组件包括两个齿轮组，以及中间轴；其中，

其中一个所述齿轮组传动连接在所述输入轴与所述中间轴之间；

另一个所述齿轮组传动连接在所述中间轴与所述输出轴之间。

进一步地，所述齿轮组包括大齿轮和与所述大齿轮啮合的小齿轮；

其中一个所述齿轮组中的所述大齿轮套接在所述输入轴上、所述小齿轮套接在所述中间轴上；

另一个所述齿轮组中的所述大齿轮套接在所述中间轴上、所述小齿轮套接在所述输出轴上。

进一步地，还包括扭矩传递机构；

所述扭矩传递机构传动连接在所述扭矩放大机构和所述电机轴之间。

进一步地，所述扭矩传递机构包括同轴设置的第一连接盘和第二连接盘，以及连接在所述第一连接盘和所述第二连接盘之间的扭矩传递拨杆；

所述第一连接盘与所述输出轴同轴连接；

所述第二连接盘用于与电机轴同轴连接，同时用于与轴承固定座连接。

进一步地，所述扭矩传递拨杆包括第一拨杆和第二拨杆；

所述第一拨杆和所述第二拨杆均垂直连接在所述第一连接盘和所述第二连接盘之间；

所述第一拨杆和所述第二拨杆沿所述第一连接盘或/和所述第二连接盘的径向相对间隔设置。

进一步地，还包括轴承定位机构；

所述轴承定位机构用于使电机轴轴承的外圈相对内圈固定。

进一步地，所述轴承定位机构包括螺纹轴和沿所述螺纹轴由上至下依次压接的压紧螺母、倒u型压板和支撑座；其中，

所述倒u型压板的第一端与所述支撑座压接，所述倒u型压板的第二端与电机轴轴承的外圈间接压接。

进一步地，包括两个所述轴承定位机构：

两个所述轴承定位机构沿电机轴的轴向依次间隔设置；

其中一个所述轴承定位机构与协作机器人的柔轮盖压接，用于定位安装在柔轮盖上的轴承的外圈；

另一个所述轴承定位机构与协作机器人的输出法兰压接，用于定位安装在输出法兰上的轴承的外圈。

本发明提供的滚动轴承滚动阻力测试装置包括扭矩放大机构和扭矩采集器；其中，扭矩放大机构包括依次传动连接的输入轴、放大组件和输出轴；扭矩采集器与输入轴同轴设置；输出轴与协作机器人的电机轴连接。

应用时，通过手动或机动驱动扭矩放大机构中的输入轴转动，扭矩采集器对输入轴的输入扭矩进行采集，输入轴通过放大组件驱动输出轴转动，输出轴驱动电机轴转动，由于放大组件具有设定的扭矩放大倍数，扭矩传递至电机轴时为设定的放大后的扭矩，读取扭矩采集器的示数后对该示数乘以相同倍数，最后所得扭矩数据即为电机轴轴承的滚动阻力。

本发明的另一目的还在于提供一种协作机器人，该协作机器人包括电机，以及如上所述的滚动轴承滚动阻力测试装置；

所述滚动轴承滚动阻力测试装置的扭矩放大机构的输出轴与所述电机的电机轴连接。

本发明提供的协作机器人相比于现有技术的有益效果，同于本发明提供的滚动轴承滚动阻力测试装置相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的正视图；

图2是图1的a-a视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1的后视图；

图5是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第一示意图；

图6是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第二示意图；

图7是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第三示意图。

图标：

10-扭矩放大机构；20-扭矩传递机构；30-轴承定位机构；40-扭矩采集器；50-电机轴；60-输出法兰；70-柔轮盖；80-扭矩显示器；90-机架；101-输入轴；102-中间轴；103-输出轴；104-大齿轮；105-小齿轮；201-第一连接盘；202-第二连接盘；203-扭矩传递拨杆；301-螺纹轴；302-压紧螺母；303-倒u型压板；304-支撑座；901-第一立板；902-第二立板；903-放大机构支撑架。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的正视图；图2是图1的a-a视图；图3是图1的左视图；图4是图1的后视图；图5是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第一示意图；图6是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第二示意图；图7是本发明实施方式提供的滚动轴承滚动阻力测试装置的第三示意图。

参照图1至图7所示，本实施例提供的滚动轴承滚动阻力测试装置包括扭矩放大机构10、扭矩传递机构20、扭矩采集器40、扭矩显示器80和轴承定位机构30；扭矩放大机构10与扭矩传递机构20传动连接，扭矩放大机构10用于以设定倍数放大并传递扭矩，扭矩传递机构20用于传递扭矩；扭矩采集器40与扭矩显示器80信号连接，扭矩显示器80用于显示扭矩采集器的示数。

其中，扭矩放大机构10包括依次传动连接的输入轴101、放大组件和输出轴103，放大组件用于对输入轴101的扭矩进行设定倍数的放大；扭矩采集器40与输入轴101同轴设置，用于采集输入轴101的扭矩；输出轴103与协作机器人的电机轴50连接。

优选地，扭矩采集器40为传感器。

优选地，放大组件为齿轮组，具体齿轮组的组数根据实际需要进行设定。

本实施例中，放大组件包括两个齿轮组，以及中间轴102；其中，两个齿轮组的放大倍数相同；其中一个齿轮组传动连接在输入轴101与中间轴102之间；另一个齿轮组传动连接在中间轴102与输出轴103之间。

本实施例中，齿轮组包括大齿轮104和与大齿轮105啮合的小齿轮；其中一个齿轮组中的大齿轮104套接在输入轴101上、小齿轮105套接在中间轴102上；另一个齿轮组中的大齿轮104套接在中间轴102上、小齿轮105套接在输出轴101上。

应用时，通过微型传感器获取输入轴的输入扭矩，当输入轴转动时，输入轴依次驱动大齿轮、小齿轮、中间轴、大齿轮、小齿轮、输出轴转动。设定大齿轮与小齿轮的齿数比为10，从输入轴到中间轴，使从输入轴到中间轴的力矩放大10倍，同样，从中间轴到输出轴，使从中间轴到输出轴的力矩也放大10倍，如此，从输入轴到输出轴总共放大100倍。

扭矩传递机构20传动连接在扭矩放大机构10和电机轴50之间。本实施例中，扭矩传递机构20包括同轴设置的第一连接盘201和第二连接盘，以及连接在第一连接盘和第二连接盘之间的扭矩传递拨杆202；第一连接盘201与输出轴101同轴连接；第二连接盘202用于与电机轴50同轴连接，同时用于与轴承固定座连接。

其中，扭矩传递拨杆203包括第一拨杆和第二拨杆；第一拨杆和第二拨杆均垂直连接在第一连接盘201和第二连接盘202之间；第一拨杆和第二拨杆沿第一连接盘201或/和第二连接盘202的径向相对间隔设置。本实施例中，扭矩传递采用无连接的两个拨杆型式，防止扭矩传递过程中不同心而产生偏心阻力，以提高测试精度。

应用时，扭矩放大机构的输出轴驱动第一连接盘转动，第一连接盘驱动扭矩传递拨杆转动，扭矩传动拨杆驱动第二连接盘转动，第二连接盘驱动电机轴转动，电机轴驱动输出法兰和柔轮盖上的两个滚动轴承转动。

轴承定位机构30用于使电机轴轴承的外圈相对内圈固定。本实施例中，轴承定位机构30包括螺纹轴301和沿螺纹轴301由上至下依次压接的压紧螺母302、倒u型压板303和支撑座304；其中，倒u型压板303的第一端与支撑座304压接，倒u型压板303的第二端与电机轴轴承的外圈间接压接。

本实施例中，测试装置包括两个轴承定位机构30：两个轴承定位机构30沿电机轴50的轴向依次间隔设置；其中一个轴承定位机构30与协作机器人的柔轮盖70压接，用于定位安装在柔轮盖70上的轴承的外圈；另一个轴承定位机构30与协作机器人的输出法兰60压接，用于定位安装在输出法兰60上的轴承的外圈。本实施例中，两个轴承定位机构30共用一个螺纹轴。

测量协助机器人的输出法兰上的滚动轴承的滚动阻力大小时，柔轮盖及其上的滚动轴承先处于拆卸状态，利用其中一个轴承定位机构中的倒u型压板的第二端将输出法兰压紧在支撑板上，由于滚动轴承紧靠配合固定在输出法兰上，使输出法兰定位即使得其上的滚动轴承定位，如此可测量输出法兰上滚动轴承滚动阻力大小。

同理，测量协助机器人的柔轮盖上的滚动轴承的滚动阻力大小时，利用另一个轴承定位机构中的倒u型压板的第二端将柔轮盖压紧在支撑板上，由于滚动轴承紧靠配合固定在柔轮盖上，使柔轮盖定位即使得其上的滚动轴承定位，如此输出法兰和柔轮盖上的滚动轴承均被定位，可同时测量该两个滚动轴承滚动阻力的合力，再减去已知的输出法兰的滚动轴承滚动阻力值，即可得到柔轮盖的滚动轴承滚动阻力大小。

本实施例中，输出法兰和柔轮盖上的滚动轴承可同时测量，测出两个滚动轴承滚动阻力大小的合力；或者，先测量位于下面的轴承滚动阻力大小，即安装在输出法兰上的轴承滚动阻力大小，再测量两个轴承滚动阻力大小，如此，可分别测出每种轴承的滚动阻力大小。需要说明的是，测量前，先将扭矩放大机构的阻力清零。

本实施例中，测试装置还包括机架90，该机架包括相对设置的第一立板901和第二立板902，以及架设在第一立板901和第二立板902上的放大机构支撑架903。其中，放大机构支撑架903包括沿竖直方向相对间隔设置的第一支撑板901和第二支撑板902，第一支撑板和第二支撑板上均安装有三个轴承，第一支撑板上的3个轴承和第二支撑板上的3个轴承两两相对形成3个轴承组。其中，输入轴、中间轴和输出轴与该3个轴承组一一对应连接。其中，第一立板和第二立板的下端均与位于最下方的支撑板连接。

本发明实施例提供的滚动轴承滚动阻力测试装置具有以下优势：

其一、通过该装置可精确测量出滚动轴承的滚动阻力；

其二、将精确的滚动阻力值输入到协助机器人的力控软件系统中，可提高力控精度；

其三、提高了协助机器人的安全性。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种协作机器人，该协作机器人包括电机，以及如上的滚动轴承滚动阻力测试装置；滚动轴承滚动阻力测试装置的扭矩放大机构的输出轴与电机的电机轴连接。

本发明实施例提供的协作机器人相比于现有技术的有益效果，同于本发明实施例提供的滚动轴承滚动阻力测试装置相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。