一种力反馈机械臂多功能测试台及其测试方法与流程

本发明涉及测试装置，具体涉及一种力反馈机械臂多功能测试台及其测试方法。

背景技术：

1、随着vr、ar等数字虚拟技术的快速发展，一种重要的力触觉人机交互设备-力反馈机械臂的应用场景也在不断拓宽，而力反馈机械臂的性能是影响力触觉真实性的重要指标，因此对力反馈机械臂的性能精度测试显得尤为重要。力反馈机械臂精度包含重复定位精度、反馈力精度、刚度等指标。现有的测试方案，只能对单一类型精度进行测试，因此在测试机械臂的多项性能指标时过程繁琐，且成本较高；另一方面，目前的测试方案多用于传统工业机械臂，并没有适用于力反馈机械臂性能测试的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是：提供一种力反馈机械臂多功能测试台及其测试方法，将多个测试工况集成在一个装置内完成，加工成本低、拆装便利、测试速度快，采用弧形气囊对机械臂组件进行装夹，能够很好的保护机械臂组件的表面。

2、本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种力反馈机械臂多功能测试台，包括底板、固定座和机械臂组件，所述固定座安装在底座上，所述机械臂组件安装在固定座上；所述力反馈机械臂多功能测试台还包括：

3、定位调节组件，可拆卸安装在底板上，其安装位置可以调节；

4、定位板，安装在定位调节组件上，所述定位板可以调节安装高度；

5、固定测试组件，所述固定测试组件包括固定机构和三维力传感器，所述固定机构用于固定机械臂组件的末梢，所述三维力传感器用于连接固定机构和定位板；

6、所述固定机构包括两块固定块，所述固定块上设置有与机械臂组件的末梢配合的限位凹槽，两块固定块之间通过螺栓连接。

7、所述固定机构还包括与限位凹槽形状相适配的弧形气囊，所述固定块内部设置有与弧形气囊相适配连接的限位弧形板，所述弧形气囊内部充有气体。

8、优选的，所述机械臂组件包括依次转动连接的机械臂底座、一轴、二轴和三轴。

9、优选的，所述定位调节组件包括定位螺栓和两块高度调节板，所述底板上设置有两排螺栓孔，所述高度调节板通过定位螺栓与底板可拆卸连接。

10、优选的，所述高度调节板上设置有若干与定位板配合的定位槽，所述定位板通过定位螺栓与定位槽固定连接。

11、优选的，所述固定块内部还设置有活塞腔一，所述活塞腔一与弧形气囊连通，所述活塞腔一内设置有活塞一和弹簧一，所述弹簧一的一端与活塞一连接，另一端与活塞腔一的腔底连接，所述活塞腔一远离弹簧一的一端设置有活动孔，所述活动孔的一端与外界连通，所述固定块上设置有与活动孔配合推动活塞一在活塞腔一内运动的挤压杆。

12、优选的，所述固定块内部还设置有活塞腔二、通气管和容纳腔，所述活塞腔二与弧形气囊连通，所述活塞腔二内设置有活塞二和弹簧二，所述弹簧二的一端与活塞二连接，另一端与活塞腔二的腔底连接，所述通气管一端与活塞腔二的侧壁连接，另一端与容纳腔连接。

13、优选的，所述弧形气囊与机械臂组件的末梢接触的端面为褶皱面。

14、本发明还公开了一种采用如上述任意一项所述的力反馈机械臂多功能测试台进行测试的测试方法，所述方法包括：

15、机械臂姿态变换：将机械臂底座安装在固定座上，机械臂组件末梢随固定机构装到定位板上以确定姿态；通过改变定位板、固定测试组件在高度调节板上的安装位置和高度调节板在底板上的安装位置，从而测试机械臂组件处于不同姿态时的性能参数；

16、力精度测试：操作机械臂组件各轴分别输出力矩或输出合力，与三维力传感器测得数据对比即得到力反馈机械臂的力精度；

17、重复定位精度测试：将三维力传感器拆下，并且控制固定机构与定位板脱离，以此固定机械臂底座及确定机械臂组件的末梢的位置；记录初次机械臂组件坐标为零点，固定机构随末梢任意移动后，通过固定机构与定位板的配合快速将末梢回到初始位置，再次读取机械臂组件坐标并与初次坐标比较，差值即为机械臂组件的重复定位精度；重复测量多次以提高测量精度；

18、刚度测试：将固定机构与定位板采用螺栓连接好，记录机械臂组件初始坐标，随后操作机械臂组件各轴分别输出不同大小的扭矩，读取机械臂组件坐标与初始坐标进行对比计算，即可得到机械臂组件各轴的刚度。

19、与现有技术相比，本发明的优点是：本发明填补了力反馈机械臂性能测试的空白，且将多个测试工况集成在一个装置内完成，加工成本低、拆装便利、测试速度快；采用弧形气囊对机械臂组件进行装夹，能够很好的保护机械臂组件的表面。

技术特征：

1.一种力反馈机械臂多功能测试台，包括底板（1）、固定座和机械臂组件，所述固定座安装在底座上，所述机械臂组件安装在固定座上；其特征在于，所述力反馈机械臂多功能测试台还包括：

2.根据权利要求1所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述机械臂组件包括依次转动连接的机械臂底座（14）、一轴（12）、二轴（11）和三轴（10）。

3.根据权利要求1所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述定位调节组件包括定位螺栓（3）和两块高度调节板（2），所述底板（1）上设置有两排螺栓孔（4），所述高度调节板（2）通过定位螺栓（3）与底板（1）可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述高度调节板（2）上设置有若干与定位板（7）配合的定位槽（5），所述定位板（7）通过定位螺栓（3）与定位槽（5）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述固定块（15）内部还设置有活塞腔一（25），所述活塞腔一（25）与弧形气囊（20）连通，所述活塞腔一（25）内设置有活塞一（26）和弹簧一（27），所述弹簧一（27）的一端与活塞一（26）连接，另一端与活塞腔一（25）的腔底连接，所述活塞腔一（25）远离弹簧一（27）的一端设置有活动孔（24），所述活动孔（24）的一端与外界连通，所述固定块（15）上设置有与活动孔（24）配合推动活塞一（26）在活塞腔一（25）内运动的挤压杆（21）。

6.根据权利要求5所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述固定块（15）内部还设置有活塞腔二（23）、通气管（29）和容纳腔（18），所述活塞腔二（23）与弧形气囊（20）连通，所述活塞腔二（23）内设置有活塞二（17）和弹簧二（16），所述弹簧二（16）的一端与活塞二（17）连接，另一端与活塞腔二（23）的腔底连接，所述通气管（29）一端与活塞腔二（23）的侧壁连接，另一端与容纳腔（18）连接。

7.根据权利要求1所述的一种力反馈机械臂多功能测试台，其特征在于，所述弧形气囊（20）与机械臂组件的末梢接触的端面为褶皱面（22）。

8.一种采用如权利要求1-7任意一项所述的力反馈机械臂多功能测试台进行测试的测试方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种力反馈机械臂多功能测试台及其测试方法，力反馈机械臂多功能测试台包括底板、固定座和机械臂组件，所述固定座安装在底座上，所述机械臂组件安装在固定座上；所述力反馈机械臂多功能测试台还包括：定位调节组件，可拆卸安装在底板上，其安装位置可以调节；定位板，安装在定位调节组件上，所述定位板可以调节安装高度；固定测试组件，所述固定测试组件包括固定机构和三维力传感器，所述固定机构用于固定机械臂组件的末梢，所述三维力传感器用于连接固定机构和定位板。本发明将多个测试工况集成在一个装置内完成，加工成本低、拆装便利、测试速度快，采用弧形气囊对机械臂组件进行装夹，能够很好的保护机械臂组件的表面。

技术研发人员：孙凯,万齐贵,林嘉,辜纪文
受保护的技术使用者：江西明天高科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12