CN114434490B - 一种机械臂的测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械臂的测试装置。该测试装置包括测试平台、驱动机构和控制机构，测试平台用于放置机械臂；驱动机构连接测试平台，用于驱动测试平台移动；控制机构连接机械臂和驱动机构，用于控制机械臂和驱动机构移动，以对机械臂的响应功能进行测试。本申请的测试装置结构简单，方便组装，能够有效替代移动平台提前和机械臂联调测试，有助于缩短研发周期。

Description

一种机械臂的测试装置

技术领域

本申请涉及机器人测试技术领域，特别是涉及一种机械臂的测试装置。

背景技术

机械臂结合移动平台使用的产品在很多场景下得到应用。目前，常用做法是在研发早期，机械臂和移动平台分开研发，最后组装在一起联调测试。或者在研发前期，采用较基础的人工搬动/翻动基座，部分测试机械臂的动作态响应功能。

目前机械臂和移动平台分开研发最后组装联调的方式，易导致产品功能问题在后期才被发现，影响研发进度。且人工搬动/翻动基座的方法，测试过程浪费人力成本且位移不能量化可控。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种机械臂的测试装置，本申请的测试装置结构简单可靠，组装迅速，可以有效替代移动平台提前和机械臂联调测试，有助于缩短研发周期。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机械臂的测试装置，该测试装置包括：测试平台，测试平台用于放置机械臂；驱动机构，连接测试平台，用于驱动测试平台移动；控制机构，连接机械臂和驱动机构，用于控制机械臂和驱动机构移动，以对机械臂的响应功能进行测试。

其中，驱动机构至少包括2个驱动单元，至少2个驱动单元间隔设置，驱动单元与测试平台转动连接。

其中，测试装置包括第一轴承，第一轴承分别连接测试平台和驱动单元。

其中，驱动单元的输出端套设于第一轴承的外圈，测试平台通过连接轴与第一轴承的内圈连接。

其中，测试装置还包括底板和第二轴承，第二轴承分别连接底板和驱动单元。

其中，测试装置还包括卡止件，设置于底板上，用于固定第二轴承。

其中，驱动机构包括3个驱动单元，3个驱动单元呈三角形分布。

其中，测试装置还包括感应传感器，感应传感器位于测试平台上，用于检测测试平台的位姿数据。

其中，感应传感器连接控制机构，控制机构用于从感应传感器接收位姿数据，并根据位姿数据控制机械臂进行动作响应。

其中，控制机构用于控制驱动机构按照预设的参数进行运动，并同时控制机械臂按照预设的规划进行运动，以使机械臂和测试平台联动完成预设的动作。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的测试装置包括测试平台、驱动机构以及控制机构，其中，测试平台用于放置机械臂，驱动机构连接测试平台，用于驱动测试平台移动，以使测试平台模拟各个应用场景下机械臂基座的状态。控制机构连接机械臂和驱动机构，用于控制机械臂和驱动机构移动，以对机械臂进行响应功能测试。本申请的测试装置结构简单可靠，组装迅速，可以有效替代移动平台提前和机械臂联调测试，有助于缩短研发周期，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图，其中：

图1是本申请提供的测试装置的一实施例的结构示意图；

图2是图1中测试装置另一视角的结构示意图；

图3是图1中测试装置中卡止件的结构示意图；

图4是图1中测试装置的控制机构的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本申请提供的测试装置能够用于对机械臂的响应特性进行测试。请参阅图1和图2所示，图1是本申请提供的测试装置的一实施例的结构示意图，图2是图1中测试装置的另一视角的结构示意图，具体地，测试装置包括测试平台1、驱动机构2和控制机构3。

测试平台1用于放置机械臂4，即在进行测试时，机械臂4可以通过基座固定到测试平台1上。驱动机构2连接测试平台1，用于驱动测试平台1移动，其中，机械臂4可以随测试平台1进行移动。具体地，驱动机构2可以驱动测试平台1在平面内移动，也可以驱动测试平台1进行偏转(发生旋转)，以使测试平台1能够模拟移动平台，带动机械臂4进行移动。

控制机构3分别连接机械臂4和驱动机构2。控制机构3用于控制机械臂4和驱动机构2移动。具体地，控制机构3可以通过控制驱动机构2的移动从而对测试平台1状态进行控制，控制机构3还可以对机械臂4进行控制，使机械臂4完成预设的动作。即本申请通过控制机构3控制测试平台1的状态以及控制机械臂4的移动来模拟机械臂4的各个应用场景，从而对机械臂4的响应特性进行测试。

本申请的测试装置结构简单可靠，组装迅速，可以有效替代移动平台提前和机械臂4联调测试，有助于缩短研发周期，具有较强的实用性。

可选地，如图1所示，驱动机构2包括至少2个驱动单元，该至少2个驱动单元间隔设置，驱动单元的输出端与测试平台1转动连接。通过控制不同驱动单元的运动参数，以实现测试平台1的的移动与偏转。

比如，驱动机构2可以包括第一驱动单元21和第二驱动单元22，通过控制第一驱动单元21的输出端驱动测试平台1上移5cm，通过第二驱动单元22的输出端驱动测试平台1上移2cm，此种方式下，能够使测试平台1朝第二驱动单元22所在的一侧发生偏转。由于驱动单元的输出端与测试平台1转动连接，因此在测试平台1能够很容易地发生偏转，而不会卡顿。本实施例可以通过控制驱动单元的位移差来实现测试平台1的偏转，且此种控制方法简单可行，且具有较高的可靠性。

优选地，驱动机构2包括有3个驱动单元，3个驱动单元依次间隔设置并呈三角形分布。如图2所示，三个驱动单元可以依次为：第一驱动单元21、第二驱动单元22和第三驱动单元23，三个驱动单元的输出端分别连接测试平台1，使测试装置能够从三个位置控制测试平台1的偏转，该三自由度测试平台1能够模拟移动平台在各应用场景下运动时机械臂4基座的状态。本实施例的测试装置的结构简单，组装容易，方便对机械臂4响应性能进行测试。

在其他实施例中，测驱动机构2还可以包括四个或者六个驱动单元，以实现测试装置的多自由度设计，增加测试装置的适用性。

进一步地，测试装置包括第一轴承11，第一轴承11分别连接测试平台1和驱动机构2。具体地，驱动机构2的输出端可以套设于第一轴承11的外圈上，测试平台1可以通过连接轴固定于第一轴承11的内圈，以实现驱动机构2与测试平台1的转动连接，通过第一轴承11能够防止测试平台1在转动时发生卡顿，使测试平台1获得旋转的自由度。在其他实施例中，还可以通过其他方式来实现驱动机构2与测试平台1的转动配合。

进一步地，测试装置还包括底板5，驱动机构2位于底板5上。通过设置底板5固定驱动机构2，能够方便测试装置的固定和移动。

可选地，底板5和驱动机构2还可以转动配合，以增加测试平台1的转动角度。具体地，测试装置还包括第二轴承51，第二轴承51分别连接底板5和驱动机构2。底板5和驱动机构2通过第二轴承51实现转动连接。在其他实施例中，底板5和驱动机构2还可以通过其他方式实现转动配合。

具体地，再参阅图3所示，图3是图1中测试装置的卡止件的一实施例的结构示意图。底板5上设置有卡止件52，第二轴承51可以通过卡止件52固定于底板5上。具体地，卡止件52上设置有卡止槽(图未示)，第二轴承51位于该卡止槽内，以实现底板5与第二轴承51的固定连接。驱动机构2通过支撑轴53固定于第二轴承51的内圈上。通过设置第二轴承51能够较为方便地实现驱动机构2与底板5的转动配合，增加测试平台1的转动角度。

在一个具体的实施例中，间隔设置的两个卡止件52分别将两个第二轴承51固定于底板5上，两个第二轴承51之间设置有支撑轴53，支撑轴53的两端分别固定于两个第二轴承51的内圈中。驱动机构2固定于支撑轴53上，通过此种方式，能够提高驱动机构2固定的稳定性，进而提高测试装置的可靠性。

在一个具体的实施例中，驱动机构2可以包括伺服电机和电动缸，电动缸包括丝杆和螺母，驱动机构2可以采用伺服电机驱动，丝杆和螺母传动的方式，将伺服电机的旋转运动转换成丝杆的直线运动。丝杆的输出端连接测试平台1，以通过丝杆的直线运动带动测试平台1进行移动。可选地，电动缸也可以采用滚珠丝杠/梯形丝杠等多种传动装置。

在其他实施例中，驱动机构2还可以为气缸等，气缸的输出端连接测试平台1，以带动测试平台1移动。

测试平台1用于放置机械臂4，机械臂4通过基座固定于测试平台1远离驱动机构2的一侧。当测试装置设置有3个驱动单元时，测试平台1的形状可以为三角形，3个驱动单元的输出端分别支撑于测试平台1的三个角处，机械臂4位于测试平台1的中间位置，以使驱动机构2的受力更加均匀。

测试装置还包括感应传感器31，感应传感器31位于测试平台1上，用于检测测试平台1的位姿数据。感应传感器31连接控制机构3，并将测试平台1的位姿数据发送给控制机构3。可选地，感应传感器31可以为惯导单元，惯导单元是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，其体积较小且成本较低，惯导单元检测测试平台1的位姿数据，并将测试平台1的位姿数据发送给控制机构3。

如图4所示，图4是图1中控制机构3一实施例的结构示意图，控制机构3包括：机械臂控制单元32、测试平台控制单元33和感应传感器控制单元34。其中机械臂控制单元32与测试平台控制单元33连接，机械臂控制单元32与感应传感器控制单元34连接，测试平台控制单元33与感应传感器控制单元34连接。

通过该测试装置能对机械臂4的响应性能进行测试。在一种测试模式下，通过该测试装置能够使测试平台1浮动，机械臂4被动检测基座位置姿态从而进行动作响应。

具体地，模拟测试平台1在行进过程中，无法预知路况，自身产生颠簸动作。而此时测试平台1搭载的机械臂4仍需要满足完成指定动作(包括静止)的功能。

在该测试模式下，由测试平台控制单元33控制驱动机构2移动，从而可以控制测试平台1的上下移动或者转动或者移动加转动。具体地，当多个驱动单元的输出端的移动方向和移动速度相同时，测试平台1可以上下移动；当多个驱动单元的输出端产生位移差时，测试平台1发生转动。

测试平台1上固定的感应传感器31可以检测测试平台1的位姿数据(包括转动角度和平动位移)，并且将检测到的位姿数据反馈给控制机构3的感应传感器控制单元34。

控制机构3将感应传感器31检测到的位姿数据传输给机械臂控制单元32，机械臂控制单元32根据位姿数据进行被动的动作响应。其中，机械臂4的动作响应模式可以包括测试平台1任意动作时(移动或者转动)，机械臂4末端执行器保持不动。机械臂4的动作响应模式还可以为测试平台1任意动作时，机械臂4可按照预定义完成指定动作。具体可根据使用场景进行定义。

在另一种测试模式中，可以通过测试平台1与机械臂4通信，从而进行联动，测试机械臂4末端执行器达到指定位置姿态的功能。该测试模式用于模拟测试机械臂4预先结合测试平台1的动作进行联动路径规划的功能，能够适用于机械臂4单独运动无法达到特定位置姿态情况下的测试。

在该测试模式下，控制机构3用于控制驱动机构2按照预设的参数进行运动，并同时控制机械臂4按照预设的规划进行运动，以使机械臂4和测试平台1联动完成预设的动作。具体地，控制机构3中的机械臂控制单元32通过运算得出测试平台1各个驱动单元的运动参数(比如各个电机的转动角度和转动速度)，测试平台控制单元33根据该运动参数控制驱动机构2执行相应动作，同时机械臂4按照预设的规划同时进行动作。机械臂4和测试平台1两者联动完成指定动作。

其中，在测试平台1运动的过程中，感应传感器31可以检测测试平台1的位姿数据，并将该位姿数据发送给控制机构3，控制机构3将该位姿数据与测试平台1的控制指令做对比，从而可以检测测试平台1的动作准确度并根据检测结果对测试平台1的运动指令做相应调整，提高控制机构3对测试平台1的控制准确度。

本申请的测试装置结构简单可靠，组装迅速，可以有效替代移动平台提前和机械臂4联调测试，有助于缩短研发周期，具有较强的实用性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种机械臂的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：

测试平台，所述测试平台用于放置所述机械臂，所述测试平台用于模拟移动平台，所述机械臂被动检测所述测试平台的位置姿态，从而进行动作响应；

驱动机构，连接所述测试平台，用于驱动所述测试平台移动，其中，所述驱动机构包括3个驱动单元，三个所述驱动单元呈三角形分布，并通过控制所述驱动单元的位移差来实现所述测试平台的偏转；

感应传感器，位于所述测试平台上，用于检测所述测试平台的位姿数据；

控制机构，连接所述机械臂、所述驱动机构和所述感应传感器，用于控制所述机械臂和所述驱动机构移动，以对所述机械臂的响应功能进行测试；

其中，控制机构包括机械臂控制单元、测试平台控制单元和感应传感器控制单元；所述机械臂控制单元与所述机械臂之间进行通信，所述测试平台控制单元与所述驱动机构之间进行通信，所述感应传感器控制单元与所述感应传感器之间进行通信；所述感应传感器控制单元与所述机械臂控制单元之间进行通信，以将从所述感应传感器接收的所述位姿数据传输至所述机械臂控制单元，所述机械臂控制单元根据所述位姿数据控制所述机械臂进行动作响应。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括第一轴承，所述第一轴承分别连接所述测试平台和所述驱动单元。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述驱动单元的输出端套设于所述第一轴承的外圈，所述测试平台通过连接轴与所述第一轴承的内圈连接。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括底板和第二轴承，所述第二轴承分别连接所述底板和所述驱动单元。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括卡止件，设置于所述底板上，用于固定所述第二轴承。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述控制机构用于控制驱动机构按照预设的参数进行运动，并同时控制所述机械臂按照预设的规划进行运动，以使所述机械臂和所述测试平台联动完成预设的动作。