基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统及方法与流程

本发明涉及一种区分手动采集振动谱和多维的位移振动试验系统及方法，尤其涉及一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统及采用该协同激振试验系统的自动化试验方法。

背景技术：

移动机器人的抗振能力是衡量移动机器人自身耐久性的一项重要指标。通过三向位移传感器加数据采集仪进行振动谱采样并通过振动台对移动机器人施加振动应力，这种方法简单有效，可以快速对移动机器人进行振动试验。

现在常见的三向位移传感器加数据采集仪的振动谱采样方法通常只是采集移动机器人的x、y、z方向振动幅值，而振动速度、振动加速度以及绕x、y、z方向的旋转振动幅值rx、ry、rz均无法进行测量，因此其试验效果并不是非常符合实际应用。而且常见的三向位移传感器加数据采集仪的振动谱采样方法基本需要手动进行，自动化程度不高。

技术实现要素：

本发明目的是要提供一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统及方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统及方法，包括待试验的移动机器人，三向位移传感器，三向速度传感器，三向加速度传感器，自动化数据采集仪，多台七轴协作机器人，可编程逻辑控制器，上位机及离线编程软件，所述移动机器人放置于综合使用路面上，所述移动机器人的机身各处的被测点上分别设有三向位移传感器、三向速度传感器、三向加速度传感器，所述三向位移传感器、三向速度传感器、三向加速度传感器通过自动化数据采集仪连接上位机，所述自动化数据采集仪分别采集三向位移传感器、三向速度传感器、三向加速度传感器的位移值、速度值、加速度值，并将采集的数据上传至上位机，由上位机计算得到绕x、y、z三个方向的旋转幅值、旋转速度值以及旋转加速度值；所述移动机器人的多个被测点上分别连接七轴协作机器人，多台七轴协作机器人分别与上位机和可编程逻辑控制器相连接，可编程逻辑控制器和多台七轴协作机器人交互通信，对移动机器人进行加速协同激振，实现自动化振动试验。

进一步，每个所述被测点处分别粘贴三个三向位移传感器、三个三向速度传感器、三个三向加速度传感器，其中，每三个三向位移传感器为一组，呈直角分布；每三个三向速度传感器为一组，呈直角分布；每三个三向加速度传感器为一组，呈直角分布。

进一步，所述自动化数据采集仪采集移动机器人按照规定的路径运行时由三向位移传感器、三向速度传感器、三向加速度传感器分别测得的位移值、速度值、加速度值。

进一步，所述上位机对每三个同组的三向位移传感器测得的位移值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转幅值rx、ry、rz。

进一步，所述上位机对每三个同组的三向速度传感器测得的速度值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转速度值vx、vy、vz。

进一步，所述上位机对每三个同组的三向加速度传感器测得的加速度值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转加速度值ax、ay、az。

进一步，所述七轴协作机器人末端与移动机器人被测点相连。

进一步，所述可编程逻辑控制器按照编制机器人总控逻辑程序执行，同时向多台七轴协作机器人及其配套的电控柜下发出试验开始指令，多台七轴协作机器人开始协同激振。

一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验方法，采用基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统，该方法包括以下步骤：

步骤一：将待试验的移动机器人设于综合使用路面上；

步骤二：在移动机器人机身上均匀选择多处被测点，然后在每个被测点处粘贴三向位移传感器、三向速度传感器、三向加速度传感器；其中每三个三向位移传感器一组，呈直角分布；每三个三向速度传感器一组，呈直角分布；每三个三向加速度传感器一组，呈直角分布；

步骤四：移动机器人按照规定的路径开始运行，通过自动化数据采集仪采集各传感器测得的位移值、速度值、加速度值；并将数据上传至上位机；

步骤五：上位机上对每三个同组的三向位移传感器测得的位移值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转幅值rx、ry、rz；对每三个同组的三向速度传感器测得的速度值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转速度值vx、vy、vz；对每三个同组的三向加速度传感器测得的加速度值进行计算，算得绕x、y、z方向的旋转加速度值ax、ay、az；

步骤六：安装多台七轴协作机器人，多台七轴协作机器人末端分别与移动机器人多个被测点相连；

步骤七：计算加速因子，通过上位机及离线编程软件，编制各台七轴协作机器人的协同激振循环程序，程序包括运动目标点的位置和姿态、运动速度、运动加速度，然后将程序导入机器人电控柜；

步骤八：通过可编程逻辑控制器，编制机器人总控逻辑程序；

步骤九：由可编程逻辑控制器执行总控逻辑程序，同时向多台七轴协作机器人下发试验开始指令，机器人开始协同激振；

步骤十：在完成规定的试验循环次数后，加速试验结束；

步骤十一：将移动机器人取下，检查是否发生故障，并快速对振动耐久性进行评价。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过借助于三向位移传感器和数据采集仪完整采集移动机器人机身上四处(或更多)被测点的x、y、z方向振动幅值、振动速度、振动加速度。求解出绕x、y、z方向的旋转振动幅值rx、ry、rz，绕x、y、z方向的旋转速度值vx、vy、vz，绕x、y、z方向的旋转加速度值ax、ay、az。然后使用四台七轴协作机器人和可编程逻辑控制器的交互通信，对移动机器人进行加速协同激振，实现自动化振动试验和振动耐久性快速评价。

附图说明

图1为本发明提供的一种移动机器人振动幅值、振动速度、振动加速度采集系统示意图；

图2为本发明提供的一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实施例以siasun移动机器人、kuka七轴协作机器人及其电控柜、inelta三向位移传感器，桥康公司三向速度传感器，pcb三向加速度传感器，siemens自动化数据采集仪，siemens可编程逻辑控制器、dell工作站及kuka机器人离线编程软件为例来说明本发明。

如图1所示，本发明提供的一种移动机器人振动幅值、振动速度、振动加速度采集系统，包括待试验的移动机器人1，移动机器人1放置于典型综合使用路面2上，12个三向位移传感器3、12个三向速度传感器4、12个三向加速度传感器5设于移动机器人1机身四处；上述所有传感器均与自动化数据采集仪6相连；自动化数据采集仪6与上位机7相连。

如图2所示，本发明提供的一种基于多台七轴协作机器人的协同激振试验系统，包括四台七轴机器人8与其相配套的电控柜10相连；四台电控柜10与上位机7相连；同时四台电控柜10又与可编程逻辑控制器9相连。

本发明提供的一种方法包括以下步骤：

将待试验的移动机器人1设于典型综合使用路面上2上。在移动机器人1机身上均匀选择四处(或更多)被测点，然后在每个被测点处粘贴三向位移传感器3、三向速度传感器4、三向加速度传感器5。其中，每3个三向位移传感器一组，呈直角分布。每3个三向速度传感器一组，呈直角分布。每3个三向加速度传感器一组，呈直角分布。所有传感器均与自动化数据采集仪6相连。移动机器人1按照规定的路径开始运行，通过数据采集仪6采集各传感器测得的位移值、速度值、加速度值。将数据采集仪6采集的数据上传至上位机7。在上位机7上对每3个同组的三维位移传感器3测得的位移值进行计算，可以算得绕x、y、z方向的旋转幅值rx、ry、rz。在上位机上对每3个同组的三维速度传感器4测得的速度值进行计算，可以算得绕x、y、z方向的旋转速度值vx、vy、vz。在上位机上对每3个同组的三维加速度传感器5测得的加速度值进行计算，可以算得绕x、y、z方向的旋转加速度值ax、ay、az。稳固安装四台七轴协作机器人8，七轴协作机器人8末端分别与移动机器人1被测点相连。计算加速因子，通过上位机7及离线编程软件，编制各台七轴协作机器人8的协同激振循环程序，程序包括运动目标点的位置和姿态、运动速度、运动加速度，然后将程序导入机器人电控柜。通过可编程逻辑控制器9，编制机器人总控逻辑程序。由可编程逻辑控制器9执行总控逻辑程序，同时向四台电控柜10及其七轴协作机器人8下发试验开始指令，七轴协作机器人8开始协同激振，由于七轴协作机器人8有碰撞检测和力感知功能，可以在一定程度上实现柔性接触，避免了刚性碰撞。在完成规定的试验循环次数后，试验结束。将移动机器人1取下，检查是否发生故障，并对振动耐久性进行评价。最终实现振动谱完整六维多点采样和多台协作机器人协同精准激振自动化试验。