CN113715058A - 一种工业机器人连杆刚度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业机器人连杆刚度测试领域，具体是一种工业机器人连杆刚度测试方法，包括以下步骤：S1：机器人整机侧装；S2：机器人连杆负载计算；S3：机器人测试位姿调整；S4：机器人测试工装安装；S5：负载加载及相对位移记录；S6：连杆刚度计算结果输出，在不拆机的情况下定量获取工业机器人连杆刚度，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，借助小型工装辅助测试，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测试效率高。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人连杆刚度测试领域，具体是一种工业机器人连杆刚度测试方法。
背景技术
机器人连杆刚度是指其末端在外力作用下结构抵抗变形的能力，是工业机器人的一项重要性能指标，它不但决定了工业机器人在负载下的定位精度，而且影响机器人本体结构的动态特性。
以往工业机器人进行精度分析时鲜有考虑机器人连杆受力变形的问题，由于当前因高精度工业机器人对其末端轨迹绝对精度需求较高，机器人连杆受力变形同样导致机器人末端轨迹绝对精度降低，已成为当前亟待解决的问题，为解决上述问题，需对机器人连杆刚度结果进行量化输出，同时为完成对机器人连杆刚度的批量测试，机器人连杆刚度测试需在不拆机的情况下进行实现。
目前常用获取机器人连杆刚度的方法为将机器人连杆刚度进行结构等效，降低计算的繁琐性，但是此类数学模型计算结果波动性较大，基于此，当前亟待输出一种工业机器人连杆刚度测试方法，同时保证数据真实可靠且适用性较强。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种工业机器人连杆刚度测试方法。
一种工业机器人连杆刚度测试方法，包括以下步骤：
S1：机器人整机侧装；
S2：机器人连杆负载计算；
S3：机器人测试位姿调整；
S4：机器人测试工装安装；
S5：负载加载及相对位移记录；
S6：连杆刚度计算结果输出。
所述步骤S1包括以下步骤：
a、在测试开始前需进行部分测试工作准备，机器人连杆刚度与整机刚度测试有不同之处；
b、连杆刚度测试需进行不同方向测试，需借助航车将机器人进行侧装，机器人与龙门架之间的安装需借助平板工装进行固定。
所述步骤S2包括以下步骤：
a、将机器人侧装后计算各连杆负载质量，连杆刚度需进行多方向测试，因此机器人各种减速机均在扭转和倾覆方向受力；
b、减速机倾覆刚度为扭转刚度五倍以上，连杆刚度负载质量需优先考虑各轴减速机扭转刚度数值。
所述步骤S3包括以下步骤：
需进行连杆多方向刚度测试，因此各连杆刚度测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置，主要围绕机器人转座、大臂、电机座、小臂四个部分连杆进行测试，因此有以下操作：
a、机器人转座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
b、机器人大臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
c、机器人电机座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
d、机器人小臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置。
所述步骤S4包括以下步骤：
a、机器人各个连杆刚度测试与机器人整机刚度测试有不同之处，在不拆机的情况下，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，因此需借助小型工装辅助测试；
b、测试工装用于安装3个靶球并建立各连杆参考坐标系，连杆末端安装第4个靶球用于测试相对位移，测试机器人连杆前第四个靶球相对所建参考坐标系的位移。
所述步骤S5包括以下步骤：
a、以机器人大臂为例，首先将跟踪仪开机预热，调整跟踪仪位置，然后将测试工装固定于大臂后端；
b、测试工装上的3个测试靶球已提前进行固定，进而借助第4个靶球的工装固定靶球；
c、根据负载计算结果进行加载，测试过程中需逐渐施加负载并记录数据，数据记录首先需对靶球进行编号，确定参考坐标系的3个靶球的编号和第4个靶球编号，同时激光跟踪仪通过打点的方式进行位置打点，需要提前确定4个靶球相对激光跟踪仪的位置，便于测试与数据采集；
d、采集不同负载下的靶球位置数据，即第4个靶球相对参考坐标系的位移，重复测量3次后保证数据的稳定性与准确性。
所述步骤S6包括以下步骤：
激光跟踪仪测量的数据为连杆末端相对参考坐标系的相对位移量，不同负载对应不同的相对位移量，在已知负载与位移量的情况下，计算输出连杆刚度结果。
本发明的有益效果是：在不拆机的情况下定量获取工业机器人连杆刚度，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，借助小型工装辅助测试，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测试效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的测试方法流程图；
图2为本发明的机器人整机侧装示意图；
图3为本发明的机器人测试工装示意图；
图4为本发明的机器人连杆刚度计算示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示，一种工业机器人连杆刚度测试方法，包括以下步骤：
S1：机器人整机侧装；
S2：机器人连杆负载计算；
S3：机器人测试位姿调整；
S4：机器人测试工装安装；
S5：负载加载及相对位移记录；
S6：连杆刚度计算结果输出。
在不拆机的情况下定量获取工业机器人连杆刚度，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，借助小型工装辅助测试，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测试效率高。
如图2所示，所述步骤S1包括以下步骤：
a、在测试开始前需进行部分测试工作准备，机器人连杆刚度与整机刚度测试有不同之处；
b、连杆刚度测试需进行不同方向测试，需借助航车将机器人进行侧装，机器人与龙门架之间的安装需借助平板工装进行固定。
所述步骤S2包括以下步骤：
a、将机器人侧装后计算各连杆负载质量，连杆刚度需进行多方向测试，因此机器人各种减速机均在扭转和倾覆方向受力；
b、减速机倾覆刚度为扭转刚度五倍以上，连杆刚度负载质量需优先考虑各轴减速机扭转刚度数值。
本发明的工业机器人连杆刚度测试方法中，将机器人侧装后计算各连杆负载质量，由于连杆刚度需进行多方向测试，主要包括连杆2个弯曲方向受力，连杆拉伸方向刚度数量级过大，暂不进行测试，因此机器人各种减速机均在扭转和倾覆方向受力，众所周知减速机倾覆刚度至少为其扭转刚度五倍以上，因此连杆刚度负载质量应优先考虑各轴减速机扭转刚度数值。
所述步骤S3包括以下步骤：
需进行连杆多方向刚度测试，因此各连杆刚度测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置，主要围绕机器人转座、大臂、电机座、小臂四个部分连杆进行测试，因此有以下操作：
a、机器人转座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
b、机器人大臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
c、机器人电机座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
d、机器人小臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置。
如图3所示，其中附图标记1为靶球，附图标记2为靶球，附图标记3为靶球，附图标记4为靶球，附图标记5为机器人大臂，所述步骤S4包括以下步骤：
a、机器人各个连杆刚度测试与机器人整机刚度测试有不同之处，在不拆机的情况下，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，因此需借助小型工装辅助测试；
b、测试工装用于安装3个靶球并建立各连杆参考坐标系，连杆末端安装第4个靶球用于测试相对位移，测试机器人连杆前第四个靶球相对所建参考坐标系的位移。
所述步骤S5包括以下步骤：
a、以机器人大臂为例，首先将跟踪仪开机预热，调整跟踪仪位置，然后将测试工装固定于大臂后端；
b、测试工装上的3个测试靶球已提前进行固定，进而借助第4个靶球的工装固定靶球；
c、根据负载计算结果进行加载，测试过程中需逐渐施加负载并记录数据，数据记录首先需对靶球进行编号，确定参考坐标系的3个靶球的编号和第4个靶球编号，同时激光跟踪仪通过打点的方式进行位置打点，需要提前确定4个靶球相对激光跟踪仪的位置，便于测试与数据采集；
d、采集不同负载下的靶球位置数据，即第4个靶球相对参考坐标系的位移，重复测量3次后保证数据的稳定性与准确性。
测试工装上的3个测试靶球已进行固定，进而借助第4个靶球的工装固定靶球，测试过程中施加负载的过程为0kg～80kg，每次添加20kg负载，逐渐施加负载并记录数据，对靶球进行编号，确定参考坐标系的3个靶球的编号分别B1、B2、B3，第4个靶球编号为B4，同时激光跟踪仪通过打点的方式进行位置打点，采集顺序为B1→B2→B3→B4，采集不同负载下的靶球位置数据，进而通过计算B4相对参考坐标系C或B1、B2、B3建立的参考坐标系的位移，重复测量3次后保证数据的稳定性与准确性。
所述步骤S6包括以下步骤：
激光跟踪仪测量的数据为连杆末端相对参考坐标系的相对位移量，不同负载对应不同的相对位移量，在已知负载与位移量的情况下，计算输出连杆刚度结果，输出结果如图4所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：机器人整机侧装；
S2：机器人连杆负载计算；
S3：机器人测试位姿调整；
S4：机器人测试工装安装；
S5：负载加载及相对位移记录；
S6：连杆刚度计算结果输出。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：
a、在测试开始前需进行部分测试工作准备，机器人连杆刚度与整机刚度测试有不同之处；
b、连杆刚度测试需进行不同方向测试，需借助航车将机器人进行侧装，机器人与龙门架之间的安装需借助平板工装进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：
a、将机器人侧装后计算各连杆负载质量，连杆刚度需进行多方向测试，因此机器人各种减速机均在扭转和倾覆方向受力；
b、减速机倾覆刚度为扭转刚度五倍以上，连杆刚度负载质量需优先考虑各轴减速机扭转刚度数值。
4.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：
需进行连杆多方向刚度测试，因此各连杆刚度测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置，主要围绕机器人转座、大臂、电机座、小臂四个部分连杆进行测试，因此有以下操作：
a、机器人转座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
b、机器人大臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
c、机器人电机座测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置；
d、机器人小臂测试时，J1-J6关节位置需调整至指定位置。
5.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下步骤：
a、机器人各个连杆刚度测试与机器人整机刚度测试有不同之处，在不拆机的情况下，为保证各连杆单独测试结果的准确性，需测试各个连杆末端相对其连杆坐标系相对位移，因此需借助小型工装辅助测试；
b、测试工装用于安装3个靶球并建立各连杆参考坐标系，连杆末端安装第4个靶球用于测试相对位移，测试机器人连杆前第四个靶球相对所建参考坐标系的位移。
6.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下步骤：
a、以机器人大臂为例，首先将跟踪仪开机预热，调整跟踪仪位置，然后将测试工装固定于大臂后端；
b、测试工装上的3个测试靶球已提前进行固定，进而借助第4个靶球的工装固定靶球；
c、根据负载计算结果进行加载，测试过程中需逐渐施加负载并记录数据，数据记录首先需对靶球进行编号，确定参考坐标系的3个靶球的编号和第4个靶球编号，同时激光跟踪仪通过打点的方式进行位置打点，需要提前确定4个靶球相对激光跟踪仪的位置，便于测试与数据采集；
d、采集不同负载下的靶球位置数据，即第4个靶球相对参考坐标系的位移，重复测量3次后保证数据的稳定性与准确性。
7.根据权利要求1所述的一种工业机器人连杆刚度测试方法，其特征在于：所述步骤S6包括以下步骤：
激光跟踪仪测量的数据为连杆末端相对参考坐标系的相对位移量，不同负载对应不同的相对位移量，在已知负载与位移量的情况下，计算输出连杆刚度结果。
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