本發(fā)明屬于工業(yè)并聯(lián)機(jī)器人的綜合性能測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種三自由度Delta并聯(lián)機(jī)器人的負(fù)載特性、抓放節(jié)拍特性及殘余振動(dòng)特性的測(cè)試，是一種基于不同負(fù)載、加速度計(jì)模塊及完備并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的綜合測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

Delta并聯(lián)機(jī)器人主要應(yīng)用于高速自動(dòng)化生產(chǎn)線，完成抓放、分揀和搬運(yùn)等作業(yè)，其性能的優(yōu)劣是影響實(shí)際工業(yè)應(yīng)用效果的關(guān)鍵所在。綜合性能指標(biāo)，包括負(fù)載特性、抓放節(jié)拍特性及殘余振動(dòng)特性等。負(fù)載特性指測(cè)試并聯(lián)機(jī)器人在不同負(fù)載下可實(shí)現(xiàn)的最大運(yùn)行速度，即結(jié)合抓放節(jié)拍特性測(cè)試，給出并聯(lián)機(jī)器人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的抓放頻次；殘余振動(dòng)特性指測(cè)試給定運(yùn)行軌跡和運(yùn)行規(guī)律下并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)的殘余振動(dòng)，給出并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性參數(shù)。針對(duì)Delta并聯(lián)機(jī)器人的綜合性能測(cè)試，以往均采用將不同特性指標(biāo)單獨(dú)測(cè)試的方式，工作量大，測(cè)試過程繁瑣。在殘余振動(dòng)特性測(cè)試中，采用沿x、y、z三向的三個(gè)加速度傳感器、電荷放大器和數(shù)據(jù)采集卡等成套測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試設(shè)備價(jià)格昂貴，安裝復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)的缺陷，本發(fā)明在滿足對(duì)Delta并聯(lián)機(jī)器人的綜合性能測(cè)試的情況下，提出一種應(yīng)用于實(shí)際工況中的簡(jiǎn)易、快速的測(cè)試方法，即一種汽車底盤夾持裝置。

一種Delta并聯(lián)機(jī)器人綜合性能測(cè)試方法，采用如下步驟：

一)設(shè)計(jì)不同質(zhì)量負(fù)載：負(fù)載質(zhì)量分別為0.095kg、0.185kg、0.37kg、4.47kg的砝碼，以及用于支撐連接的0.15kg的螺桿，利用不同砝碼和螺桿組合，構(gòu)成0.1kg、0.2kg、0.5kg、1kg、2kg、5kg等多種負(fù)載情況。

二)安裝加速度計(jì)模塊于Delta并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)：連接加速度計(jì)模塊、USB模塊和計(jì)算機(jī)，將加速度計(jì)模塊的底板粘接于并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)上，并使模塊坐標(biāo)系與并聯(lián)機(jī)器人坐標(biāo)系吻合，以采集三個(gè)軸向的加速度值。

三)安裝不同負(fù)載于Delta并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)，測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)：選定并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行軌跡，從0.1kg負(fù)載開始，由小至大安裝不同負(fù)載，低速啟動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，觀察并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)性及連貫性，逐漸加大運(yùn)行速度，手持終端上并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)隨即改變，利用控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件觀察并記錄電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩曲線，利用秒表記錄抓放節(jié)拍，利用加速度計(jì)模塊自帶的上位機(jī)軟件觀察并記錄x、y、z三軸方向的加速度。

四)停止加大并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)的評(píng)判條件：1)觀察采集的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩值中任意一個(gè)值接近或超出額定轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩時(shí)，停止并記錄此時(shí)步驟三)中所述的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；2)結(jié)合實(shí)測(cè)加速度曲線觀察并聯(lián)機(jī)器人高速運(yùn)行時(shí)末端振動(dòng)情況，當(dāng)并聯(lián)機(jī)器人不能自主抑制末端產(chǎn)生的振動(dòng)時(shí)，停止并記錄此時(shí)步驟三)中所述的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

五)滿足步驟四)任意條件時(shí)停止加大并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，完成記錄停止并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行。

六)末端殘余振動(dòng)測(cè)試：利用步驟三)中所述運(yùn)行軌跡，和步驟四)中記錄的并聯(lián)機(jī)器人最大運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，控制并聯(lián)機(jī)器人完成一次抓放操作，記錄殘余振動(dòng)加速度值，連續(xù)操作5次，記錄5組最大殘余振動(dòng)加速度并取平均值。

七)安裝不同負(fù)載，重復(fù)測(cè)試過程：依據(jù)上述步驟三)、四)、五)六)中所述方法依次測(cè)試0.2kg、0.5kg、1kg、2kg、5kg負(fù)載情況下并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)行特性。

所述步驟二)選用的加速度計(jì)模塊可同時(shí)測(cè)試三個(gè)方向的加速度中，精度為0.01g，安裝坐標(biāo)系示意圖，分別對(duì)準(zhǔn)加速度計(jì)模塊x，y，z正方向與Delta并聯(lián)機(jī)器人參考坐標(biāo)系x，y，z正方向，利用加速度計(jì)模塊自帶的上位機(jī)軟件顯示并記錄實(shí)時(shí)三軸加速度值。

所述步驟四)評(píng)判條件2)結(jié)合實(shí)測(cè)加速度曲線觀察并聯(lián)機(jī)器人高速運(yùn)行時(shí)末端振動(dòng)情況，末端三軸加速度曲線均規(guī)律順滑，表示并聯(lián)機(jī)器人能自主抑制末端產(chǎn)生的振動(dòng)，否則，并聯(lián)機(jī)器人不能自主抑制末端產(chǎn)生的振動(dòng)，停止并記錄此時(shí)如步驟三)中所述的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

所述步驟六)記錄三軸殘余振動(dòng)加速度值a_x、a_y、a_z，連續(xù)操作5次，計(jì)算5組最大殘余振動(dòng)加速度并取平均值作為當(dāng)前負(fù)載情況的末端殘余振動(dòng)特性。

所述加速度計(jì)測(cè)試精度為0.01g。

本發(fā)明的有益效果是：

1)該方法將Delta并聯(lián)機(jī)器人的負(fù)載特性、抓放節(jié)拍特性及殘余振動(dòng)特性測(cè)試融為一體，僅通過一種測(cè)試方案同時(shí)完成三項(xiàng)測(cè)試特性，且殘余振動(dòng)特性測(cè)試實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載特性、抓放節(jié)拍特性測(cè)試的定量指導(dǎo)，實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)，克服了以往定性測(cè)試的不準(zhǔn)確性；2)該方法在降低測(cè)試成本、簡(jiǎn)化硬件搭建及數(shù)據(jù)處理過程的同時(shí)滿足測(cè)試需求，可達(dá)到完備測(cè)試設(shè)備同等的測(cè)試效果，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)；3)該方法可以拓展到同類的擁有三個(gè)移動(dòng)自由度的其他結(jié)構(gòu)三自由度并聯(lián)機(jī)器人的綜合性能測(cè)試。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的測(cè)試流程圖；

圖2是本發(fā)明的測(cè)試加速度計(jì)模塊連接及數(shù)據(jù)顯示原理圖；

圖3是本發(fā)明的負(fù)載0.1kg的裝配圖；

圖4是本發(fā)明的負(fù)載0.2kg的裝配圖；

圖5是本發(fā)明的負(fù)載0.3kg的裝配圖；

圖6是本發(fā)明的負(fù)載1kg的裝配圖；

圖7是本發(fā)明的負(fù)載2kg的裝配圖；

圖8是本發(fā)明的負(fù)載5kg的裝配圖；

圖9是本發(fā)明的末端動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行軌跡規(guī)劃原理圖。

圖中：1、靜平臺(tái)；2、減速器；3、伺服電機(jī)；4、主動(dòng)臂；5、從動(dòng)臂；6、動(dòng)平臺(tái)；7、M4螺釘；8、0.095kg砝碼；9、M4螺母；10、0.185kg砝碼；11、M12螺母；12、0.15kg螺桿；13、0.37kg砝碼；14、4.47kg砝碼。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，參閱圖1測(cè)試流程圖，本測(cè)試實(shí)施例1選用水平工作空間為800mm的Delta并聯(lián)機(jī)器人，其外形結(jié)構(gòu)參閱圖2，Delta并聯(lián)機(jī)器人包括靜平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)6和連接動(dòng)、靜平臺(tái)且結(jié)構(gòu)相同的三組支鏈，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均包括主動(dòng)臂4和平行四邊形結(jié)構(gòu)的從動(dòng)臂5，靜平臺(tái)上安裝有減速器2和伺服電機(jī)3。

一)設(shè)計(jì)不同質(zhì)量負(fù)載：參閱圖3，設(shè)計(jì)質(zhì)量為0.095kg砝碼8，利用四組M4螺釘7與M4螺母9固接于動(dòng)平臺(tái)6上，構(gòu)成0.1kg負(fù)載；參閱圖4，利用同樣的方式將兩個(gè)質(zhì)量為0.095kg砝碼8固接于動(dòng)平臺(tái)6上，構(gòu)成0.2kg負(fù)載；參閱圖5，將0.15kg螺桿12四組M4螺釘7與M4螺母9固接于動(dòng)平臺(tái)6上，再將兩組0.185kg砝碼10螺紋連接于0.15kg螺桿12，構(gòu)成0.5kg負(fù)載；參閱圖6，利用圖5所述同樣方式將0.15kg螺桿12固接于動(dòng)平臺(tái)6上，再將一組0.185kg砝碼10，兩組0.37kg砝碼13螺紋連接于0.15kg螺桿12，構(gòu)成1kg負(fù)載；參閱圖7，利用圖5所述同樣方式將0.15kg螺桿12固接于動(dòng)平臺(tái)6上，再將兩組0.185kg砝碼10，四組0.37kg砝碼13螺紋連接于0.15kg螺桿12，構(gòu)成2kg負(fù)載；參閱圖8，利用圖5所述同樣方式將0.15kg螺桿12固接于動(dòng)平臺(tái)6上，再將一組0.37kg砝碼13、一組4.47kg砝碼14螺紋連接于0.15kg螺桿12，構(gòu)成5kg負(fù)載；由于螺釘、螺母等連接件的質(zhì)量，構(gòu)成的負(fù)載有一定偏差，質(zhì)量為近似數(shù)，并不影響測(cè)試效果。

二)安裝加速度計(jì)模塊于Delta并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)：參閱圖2，為本發(fā)明Delta并聯(lián)機(jī)器人測(cè)試加速度計(jì)模塊連接及數(shù)據(jù)顯示原理圖，連接加速度計(jì)模塊、USB模塊和計(jì)算機(jī)，將加速度計(jì)模塊的底板用雙面膠和透明膠帶粘接于并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)上，粘接方向?yàn)槭鼓K坐標(biāo)系與并聯(lián)機(jī)器人坐標(biāo)系吻合，以采集三軸方向的加速度值，本例中選用的加速度計(jì)模塊可同時(shí)測(cè)試三個(gè)方向的加速度中，精度為0.01g，安裝坐標(biāo)系示意圖，分別對(duì)準(zhǔn)加速度計(jì)模塊x，y，z正方向與Delta并聯(lián)機(jī)器人參考坐標(biāo)系x，y，z正方向，利用加速度計(jì)模塊自帶的上位機(jī)軟件顯示并記錄實(shí)時(shí)三軸加速度值；

三)安裝不同負(fù)載于Delta并聯(lián)機(jī)器人末端動(dòng)平臺(tái)，測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)：選定運(yùn)行軌跡，本例中選用工業(yè)中常用的25/305/25標(biāo)準(zhǔn)門字框路徑，參閱圖9軌跡規(guī)劃原理圖，選擇工作空間的x,z平面作為測(cè)試平面，并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行軌跡規(guī)劃在手持終端上設(shè)置，采用直線型運(yùn)動(dòng)模式，x,z方向軌跡交界處采用圓弧插補(bǔ)過渡，初設(shè)手持終端運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，即速度、加速度、加加速度參數(shù)，慢速啟動(dòng)Delta并聯(lián)機(jī)器人，進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，觀察運(yùn)行效果是否穩(wěn)定、連貫無(wú)異常，為否，則停機(jī)檢查調(diào)試，重新啟動(dòng)并觀察運(yùn)行效果，為是，直接調(diào)整手持終端運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，增大運(yùn)行速度，利用控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件觀察并記錄電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩曲線，利用秒表記錄抓放節(jié)拍，利用加速度計(jì)模塊自帶上位機(jī)軟件觀察并記錄x、y、z三軸方向的加速度；

四)停止加大并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)的評(píng)判條件：1)觀察采集的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩值中任意一個(gè)值接近或剛剛超出額定轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩時(shí)，停止并記錄此時(shí)如步驟三)中所述的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；2)結(jié)合實(shí)測(cè)加速度曲線觀察并聯(lián)機(jī)器人高速運(yùn)行時(shí)末端振動(dòng)情況，末端三軸加速度曲線均規(guī)律順滑，表示并聯(lián)機(jī)器人能自主抑制末端產(chǎn)生的振動(dòng)，否則，并聯(lián)機(jī)器人不能自主抑制末端產(chǎn)生的振動(dòng)，停止并記錄此時(shí)如步驟三)中所述的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

五)滿足步驟四)任意條件時(shí)停止加大并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，完成記錄停止并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行。

六)末端殘余振動(dòng)測(cè)試：利用步驟三)中所述運(yùn)行軌跡，步驟四)中記錄的并聯(lián)機(jī)器人最大運(yùn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)，控制并聯(lián)機(jī)器人完成一次抓放操作，記錄三軸殘余振動(dòng)加速度值a_x、a_y、a_z，連續(xù)操作5次，計(jì)算5組最大殘余振動(dòng)加速度并取平均值作為當(dāng)前負(fù)載情況的末端殘余振動(dòng)特性。

七)安裝不同負(fù)載，重復(fù)測(cè)試過程：依據(jù)上述步驟三)、四)、五)六)中所述依次測(cè)試0.2kg、0.5kg、1kg、2kg、5kg負(fù)載情況下并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)行特性。

依據(jù)所述步驟一)和所述步驟二)，本發(fā)明將負(fù)載部件安裝于動(dòng)平臺(tái)下方，將加速度計(jì)模塊安裝于動(dòng)平臺(tái)上方，由于選用加速度計(jì)模塊的小巧便捷，實(shí)現(xiàn)了一體化測(cè)試，并且通過實(shí)時(shí)觀察并記錄動(dòng)平臺(tái)三軸加速度情況實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同負(fù)載情況負(fù)載特性測(cè)試、及抓放節(jié)拍特性的定量化指導(dǎo)，得出更加詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，指導(dǎo)Delta并聯(lián)機(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用。

本發(fā)明是一種簡(jiǎn)易的Delta并聯(lián)機(jī)器人綜合性能測(cè)試方法，將負(fù)載特性、抓放節(jié)拍特性及殘余振動(dòng)特性的測(cè)試融為一體，在一次測(cè)試中實(shí)現(xiàn)三種特性數(shù)據(jù)的采集，具有成本低、操作簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。