【技术实现步骤摘要】
一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置及控制系统
本专利技术涉及计算机产品测试领域，特别涉及一种用于笔记本电脑装置中的转轴结构力学性能检测的机器人测试装置及控制系统。
技术介绍
计算机产品中转轴部件结构的力学性能，是计算机产品研发阶段与质检阶段重要的测试内容，对其测试需要专业的设备和方法。目前对于转轴结构力学性能检测的设备分为专用型和通用型两类，其中专用型设备的主要功能仅包括对转轴结构的扭矩、寿命等力学性能测试，例如专利ZL201010122696.7提供了一种平板电脑旋转轴测试机，申请号为201710001804.7的专利提供了一种笔记本电脑转轴测试设备，专利ZL201210295129.0提供了一种360度转轴耐久测试仪；另一类通用型设备，则可实现包括转轴结构力学性能检测等功能在内的多项计算机产品测试需求，此类设备技术的发展依托机器人技术的进步，例如专利ZL201410224644.9借助工业机器人的灵活运动能力，提供了一种基于机器人技术的计算机产品测试系统，并进而提出了根据机器人翻转笔记本电脑屏幕时其手腕扭矩传感器数值，来计算转轴结构扭矩数值的具体方法...
【技术保护点】
1.一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，由机械臂（1）、机械臂控制器（2）、力传感器（3）、末端工具（4）、夹具（5）、工作台（6）组成，用于对笔记本电脑（7）中的转轴结构（71）的力学性能进行检测，其特征在于：夹具（5）安装于工作台（6）上，用于安装固定笔记本电脑（7）的键盘板，机械臂（1）安装于工作台（6）或其它可安装台面上，用于生成力学性能检测所需的空间动作；力传感器（3）用于实时检测运动过程中的受力，其一端与机械臂（1）的末端法兰相连，另一端与末端工具（4）相连，末端工具（4）为一对夹片结构，用于随机械臂（1）的动作而带动笔记本电脑（7）显示屏的翻转；安装...
【技术特征摘要】
1.一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置，由机械臂（1）、机械臂控制器（2）、力传感器（3）、末端工具（4）、夹具（5）、工作台（6）组成，用于对笔记本电脑（7）中的转轴结构（71）的力学性能进行检测，其特征在于：夹具（5）安装于工作台（6）上，用于安装固定笔记本电脑（7）的键盘板，机械臂（1）安装于工作台（6）或其它可安装台面上，用于生成力学性能检测所需的空间动作；力传感器（3）用于实时检测运动过程中的受力，其一端与机械臂（1）的末端法兰相连，另一端与末端工具（4）相连，末端工具（4）为一对夹片结构，用于随机械臂（1）的动作而带动笔记本电脑（7）显示屏的翻转；安装固定于夹具（5）上的笔记本电脑（7），其转轴结构（71）的轴线方向标记为X向，垂直于笔记本电脑（7）键盘板底面的方向标记为Z向，与X向和Z向同时垂直的方向标记为Y向；机械臂（1）为六轴或六轴以上工业机器人，具有空间六自由度运动能力，其安装固定的约束条件为：使机械臂（1）的主工作方向沿X向的正向，并使机械臂（1）的底座平面与安装固定后的笔记本电脑（7）键盘板底面相平行，并使机械臂（1）的底座与夹具（5）在X向不相交；夹具（5）与机械臂（1）在Z向的相对位置为：在机械臂（1）沿Z向完全伸展开的情况下，夹具（5）位于机械臂（1）第一关节和第三关节位置间；所述X向的正向，标记为靠近笔记本电脑（7）、远离机械臂（1）的一侧，所述Z向的正向，标记为笔记本电脑（7）键盘板的键盘按键一侧，所述Y向的正向，依据X向的正向和Z向的正向并通过右手法则确定，所述X向、Y向、Z向构成所述一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试装置的全局坐标系。2.一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征在于，其形式为运行于机械臂控制器（2）中的软件，包括电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）、显示屏翻转角度数据检测模块（22）、力传感器数据同步检测模块（23）、转轴扭矩计算模块（24）、机器人示教器端人机交互模块（25）和数据存储模块（26）；其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）负责规划并实时调整机械臂（1）的空间运动轨迹，用以生成并实现笔记本电脑显示屏的翻转动作，该模块接收来自数据存储模块（26）的测试状态数据、测试参数，并接收来自机器人示教器端人机交互模块（25）的实时实验指令；显示屏翻转角度数据检测模块（22）负责检测笔记本电脑显示屏与键盘板之间的当前夹角，用以描述转轴结构（71）的当前旋转角度值θ，检测得到的某一时刻t的显示屏翻转角度数值θt，被发送至数据存储模块（26）；力传感器数据同步检测模块（23）负责设置与提取力传感器（3）的检测数据F，并将时刻t所对应的力数据Ft发送至数据存储模块（26）；转轴扭矩计算模块（24）负责根据某时刻t已获取的检测数据，计算转轴结构（71）在该时刻t的扭矩值Tt，该模块接收来自数据存储模块（26）的已做同步处理的检测数据、实验参数数据，并将计算获得的该时刻t对应的转轴扭矩数据Tt存储至数据存储模块（26）；机器人示教器端人机交互模块（25）负责提供图形化的交互界面，为用户提供输入输出方式，所述图形化的交互界面显示在机械臂控制器（2）所含的示教器显示屏上，该模块接收来自数据存储模块（26）的待显示的数据，并将用户测试前预先输入的检测参数发送至数据存储模块（26），将用户实时发出的检测指令发送至电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）；数据存储模块（26）负责存储和维护测试所需的各类数据，并为其它各模块间进行数据交互与共享提供服务。3.权利要求2所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所包含的各软件模块，以多任务的形式并行运行，并构成多任务软件体系；其中，电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）为主功能模块，其运行在整体软件的完整运行阶段，在多任务软件体系中设计为主任务；显示屏翻转角度数据检测模块（22）、力传感器数据同步检测模块（23）、数据存储模块（26）均为高实时性的软件模块，这类软件模块单次任务处理时间短，但需要周期式反复运行，采用按预设时间间隔周期化运行的方式设计和调度，在多任务软件体系中设计为高优先级任务；转轴扭矩计算模块（24）、机器人示教器端人机交互模块（25）均为低实时性的软件模块，在多任务软件体系中设计为低优先级任务。4.权利要求2所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）分四个步骤对机械臂（1）和末端工具（4）的空间运动轨迹进行规划，即由该模块规划得到的机械臂（1）和末端工具（4）的空间运动轨迹被划分为四段，分别为起始段运动轨迹L0、第一圆弧段运动轨迹L1、第二圆弧段运动轨迹L2、终止段运动轨迹L3；所述起始段运动轨迹L0为程序启动运行后单次执行的动作，用于控制末端工具（4）先从程序启动时的位姿运动到位姿pBaseOuter，再运动至位姿pBaseSafe，再运动至第一圆弧段运动轨迹的起始位姿pWorkInnerTheta0；所述第一圆弧段运动轨迹L1为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c1，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta0，终止于位姿pWorkInnerTheta1，末端工具（4）沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；所述第二圆弧段运动轨迹L2为一段空间圆弧轨迹，圆弧轴线为c2，圆弧起始于位姿pWorkInnerTheta1，终止于位姿pWorkInnerTheta2，末端工具（4）沿该段轨迹运动即实现带动电脑显示屏翻转运动；所述终止段运动轨迹L3为程序运行结束前的单次执行的动作，用于控制末端工具（4）从当前位姿运动到位姿pBaseOuter；所述第一圆弧段运动轨迹L1和第二圆弧段运动轨迹L2，根据预设的翻转测试次数TestNum循环往复执行，每单次循环均先沿L1正向、L2正向运动，再沿L2反向、L1反向运动，直至循环TestNum次或接收到用户实时发出的结束运行指令；所述TestNum为用户预先输入的值。5.权利要求4所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述电脑显示屏翻转动作生成与控制模块（21）生成的轨迹，以测试前预先计算得到的多个空间位姿值为控制姿态，包括基准位姿pBase、位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter、位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2；所述位姿均包括位置属性值和姿态属性值，位置属性分为X向、Y向、Z向的分量值，姿态属性分为绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值；所述基准位姿pBase，其姿态绕X向、绕Y向、绕Z向的旋转分量值均为0，即其姿态与全局坐标系一致，其位置位于转轴结构（71）与笔记本电脑（7）键盘板相连接的转轴轴线上，且在X向的位置为夹具（5）外边界最靠近机械臂（1）处；所述多个位姿间的相互关系为：位姿pBaseSafe、位姿pBaseInner、位姿pBaseOuter这三组位姿的姿态，均与基准位姿pBase的姿态相同，且Y向、Z向的位置均相同，即均位于转轴结构（71）与笔记本电脑（7）键盘板相连接的转轴轴线上，X向的位置关系为，位姿pBaseSafe的X向位置值=基准位姿pBase的X向位置值–预设值para1,位姿pBaseOuter的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值–预设值para2，位姿pBaseInner的X向位置值=位姿pBaseSafe的X向位置值+预设值para3，其中预设值para1为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseSafe处时，接近夹具（5）的边界但不与夹具（5）发生碰撞，其中预设值para2为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseOuter处时，周边有较为充足的空间，以保障后续在该区域附近的动作调整更加安全，其中预设值para3为预先设定的定值，其目的是使得末端工具（4）运行至位姿pBaseInner的X向位置值处时，末端工具（4）中的夹片结构与笔记本电脑（7）显示屏产生有效夹持。6.权利要求5所述的一种用于转轴结构力学性能检测的机器人测试控制系统，其特征还在于，所述位姿pWorkInner、位姿pWorkInnerTheta0、位姿pWorkInnerTheta1、位姿pWorkInnerTheta2具有如下特征：所述位姿pWorkInner的姿态与基准位姿pBase的姿态相同，位姿pWorkInner的位置值为，位姿pWorkInner的X向位置值=位姿pBaseInner的X向位置值，位姿pWorkInner的Y向位置值=位姿pBaseInner的Y向位置值+输入值UserIn...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾文川，孙翊，蒲华燕，陈利，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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