機器人單關節(jié)液壓力及位置控制試驗平臺制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種機器人單關節(jié)液壓力及位置控制實驗平臺，它包括懸臂支架、第一液壓伺服驅(qū)動單元、力矩電機及配套控制器、角位移傳感器支架、角位移傳感器、擺動單元、若干套筒；懸臂支架的底座固定在地面上，角位移傳感器支架、力矩電機及配套控制器固定在懸臂支架的懸臂端，角位移傳感器固定在角位移傳感器支架上且與力矩電機輸出軸連接，擺動單元及套筒串聯(lián)在力矩電機的輸出軸上，第一液壓伺服驅(qū)動單元一端與懸臂支架支耳連接，另一端與擺動單元連接。本發(fā)明專利技術結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、可靠，可以模擬機器人操作臂不同位形下的關節(jié)轉(zhuǎn)動慣量，可構(gòu)成位移跟蹤閉環(huán)、力控制閉環(huán)運動，模擬機器人關節(jié)控制功能，驗證控制策略。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種液壓力及位置控制試驗平臺，尤其涉及一種機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺。
技術介紹
機器人系統(tǒng)是ー個多變量的、冗余的和非線性的復雜動力學耦合系統(tǒng)，是由多個關節(jié)和多個連桿組成，具有多個輸入和多個輸出，存在著嚴重的非線性。機器人的控制開發(fā)與測試大都是軟件仿真，計算機軟件仿真需建立機器人運動學和動力學模型，且需要試驗驗證，控制開發(fā)、測試周期長，費用高。臺架試驗方法在很大程度上克服了計算機軟件仿真的缺點，在機器人控制開發(fā)與研究中有著廣泛的應用前景。機器人關節(jié)受力以及運動范圍是機器人機械結(jié)構(gòu)設計的基礎，也是機器人控制的基礎。但目前未見有關機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制的試驗平臺。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的就是為了解決上述問題，提供一種機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺，它具有結(jié)構(gòu)簡單，緊湊、使用方便的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用如下技術方案 一種機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制實驗平臺，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅(qū)動單元、一個カ矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、ー個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述カ矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述カ矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動単元及套筒串聯(lián)在カ矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元的另一端與擺動單元連接。所述擺動単元包括ー個擺動桿、第二液壓伺服驅(qū)動單元、ー個質(zhì)量塊；其中，所述擺動桿上設有擺動桿第一支耳和擺動桿第二支耳，所述擺動桿第二支耳與第二液壓伺服驅(qū)動單元連接，所述第二液壓伺服驅(qū)動單元還與質(zhì)量塊連接，所述在擺動桿的兩側(cè)設有擺動桿導向槽，所述質(zhì)量塊上設有質(zhì)量塊導向塊，質(zhì)量塊導向塊卡在擺動桿導向槽內(nèi)，保證質(zhì)量塊與導向槽平行，減小質(zhì)量塊對第二液壓伺服單元活塞桿的徑向沖擊。所述液壓伺服驅(qū)動單元包括ー個液壓缸、ー個活塞桿、一個電液伺服閥、一個線位移傳感器和ー個カ傳感器；其中，所述線位移傳感器上設置液壓缸，液壓缸上設置電液伺服閥，液壓缸和カ傳感器之間通過活塞桿連接。所述懸臂支架支耳與第一液壓伺服驅(qū)動單元的液壓缸連接，所述擺動単元的擺動桿與第一液壓伺服驅(qū)動單元的活塞桿連接。所述擺動桿第二支耳與第二液壓伺服驅(qū)動單元的液壓缸相連，所述質(zhì)量塊與第二液壓伺服驅(qū)動單元的活塞桿相連。所述套筒的內(nèi)徑相同長度不同。機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺工作時，第一液壓伺服驅(qū)動單元根據(jù)具體情況可采用位置控制，也可采用カ控制，第二液壓伺服驅(qū)動單元采用位置控制。第二液壓伺服驅(qū)動單元控制質(zhì)量塊的運動，改變質(zhì)量塊相對于擺動桿的位置，即改變擺動單元的轉(zhuǎn)動慣量，相當于改變該關節(jié)機器人操作臂的轉(zhuǎn)動慣量，模擬機器人不同位形下的關節(jié)轉(zhuǎn)動慣量；カ矩電機控制器控制カ矩電機的輸出扭矩，模擬關節(jié)負載カ矩的變化；第一液壓伺服驅(qū)動單元驅(qū)動擺動單元運動，關節(jié)角位移傳感器測量擺動單元的角位移，第一液壓伺服驅(qū)動單元的線位移傳感器測量該驅(qū)動單元的輸出位移，第一液壓伺服驅(qū)動單元的力傳感器反饋該驅(qū)動單元的輸出力，模擬機器人關節(jié)控制功能。經(jīng)信息提取測量一體化液壓驅(qū)動單元カ控制、位置控制性能指標。本專利技術的有益效果 I.本專利技術可以提供一個單關節(jié)液壓力及位置控制試驗平臺，用于機器人關節(jié)控制方法的開發(fā)與測試。2.本專利技術可以模擬機器人操作臂不同位形下的關節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的變化。3.本專利技術提出的單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、可靠，可構(gòu)成位移跟蹤閉環(huán)、力控制閉環(huán)運動，模擬機器人關節(jié)控制功能，驗證控制策略。附圖說明圖I為機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺示意 圖2為本專利技術的懸臂支架； 圖3為本專利技術的擺動單元； 圖4為液壓伺服驅(qū)動單元示意 其中1.懸臂支架，2.第一液壓伺服驅(qū)動單元，3.力矩電機及配套控制器，4.角位移傳感器支架，5.角位移傳感器，6.擺動單元，7.懸臂支架底座，8.懸臂支架支耳，9.懸臂端，10.擺動桿，11.擺動桿導向槽，12.質(zhì)量塊導向塊，13.擺動桿第一支耳，14.套筒，15.擺動桿第二支耳，16.第二液壓伺服驅(qū)動單元，17.質(zhì)量塊，18.カ傳感器，19，活塞桿，20.線位移傳感器，21.電液伺服閥,22液壓缸。具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本專利技術作進ー步說明。如圖1、2所示，一種機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺，包括一個懸臂支架I、第一液壓伺服驅(qū)動單元2、一個カ矩電機及配套控制器3、一個角位移傳感器支架4、一個角位移傳感器5、一個擺動単元6、若干內(nèi)徑相同長度不同的套筒14，所述カ矩電機自帶法蘭盤，所述懸臂支架I包括一個懸臂支架底座7，一個懸臂支架支耳8，一個懸臂端9。如圖4所示，所述液壓伺服驅(qū)動單元包括，ー個液壓缸22、ー個活塞桿19、一個電液伺服閥21、一個線位移傳感器20、ー個カ傳感器18。如圖3所示，所述擺動単元6包括，ー個擺動桿10(擺動桿的兩壁開有擺動桿導向槽11)、第二液壓伺服驅(qū)動單兀16、一個質(zhì)量塊17 (質(zhì)量塊兩側(cè)有兩個質(zhì)量塊導向塊12)。懸臂支架底座7固定在平整的地面上，力矩電機及配套控制器3通過法蘭盤固定在懸臂支架I的懸臂端9，角位移傳感器支架4固定在懸臂支架I的懸臂端9，角位移傳感器5與力矩電機的輸出軸相連。擺動單元6及套筒14串聯(lián)在カ矩電機的輸出軸上，套筒14限制擺動單元6的軸向運動。第一液壓伺服驅(qū)動單元2的液壓缸22與懸臂支架支耳8相連，活塞桿19與擺動桿第一支耳相連13。第二液壓伺服驅(qū)動單元16的液壓缸22與擺動桿第二支耳15相連，活塞桿19與質(zhì)量塊17相連。質(zhì)量塊17的質(zhì)量塊導向塊12卡在擺動桿10的擺動桿導向槽11內(nèi)，保證質(zhì)量塊17與擺動桿導向槽11平行，減小質(zhì)量塊17對第ニ液壓伺服單元16的活塞桿19的徑向沖擊。機器人單關節(jié)液壓カ及位置控制試驗平臺工作時，第一液壓伺服驅(qū)動單元2根據(jù)具體情況可采用位置控制，也可采用カ控制，第二液壓伺服驅(qū)動單元16采用位置控制。第ニ液壓伺服驅(qū)動單元16控制質(zhì)量塊17的運動，改變質(zhì)量塊17相對于擺動桿10的位置，即改變擺動單元6的轉(zhuǎn)動慣量，相當于改變該關節(jié)機器人操作臂的轉(zhuǎn)動慣量，模擬機器人不同位形下的關節(jié)轉(zhuǎn)動慣量；カ矩電機控制器控制カ矩電機的輸出扭矩，模擬關節(jié)負載カ矩的變化；第一液壓伺服驅(qū)動單元2驅(qū)動擺動單元6運動，關節(jié)角位移傳感器5測量擺動單元 6的角位移，第一液壓伺服驅(qū)動單元2的線位移傳感器20測量該驅(qū)動單元的輸出位移，第一液壓伺服驅(qū)動單元2的力傳感器18反饋該驅(qū)動單元的輸出力，模擬機器人關節(jié)控制功能。經(jīng)信息提取測量一體化液壓驅(qū)動単元カ控制、位置控制性能指標。上述雖然結(jié)合附圖對本專利技術的具體實施方式進行了描述，但并非對本專利技術保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本專利技術的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本專利技術的保護范圍以內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種機器人單關節(jié)液壓力及位置控制實驗平臺，其特征是，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅(qū)動單元、一個力矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、一個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述力矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動單元及套筒串聯(lián)在力矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元的另一端與擺動單元連接。

【技術特征摘要】
1.一種機器人單關節(jié)液壓力及位置控制實驗平臺，其特征是，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅(qū)動單元、一個力矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、一個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述力矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動單元及套筒串聯(lián)在力矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅(qū)動單元的另一端與擺動單元連接。2.如權(quán)利要求I所述機器人單關節(jié)液壓力及位置控制實驗平臺，其特征是，所述擺動單元包括一個擺動桿、第二液壓伺服驅(qū)動單元、一個質(zhì)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李貽斌，王海燕，阮久宏，榮學文，
申請(專利權(quán))人：山東大學，
類型：發(fā)明
國別省市：