一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法技术

本发明专利技术涉及一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，包括以下步骤：计算被测机器人的末端负载量；将机器人调整至指定的姿态；将机器人的被测关节屏蔽，同时保持机器人处于伺服通电状态；安装机器人负载以满足测试关节刚度所需的力矩，并将千分表固定在机器人上；在机器人上安装用于定位的内六角圆柱头螺钉，同时将千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；启动机器人并对被测关节施加不同力矩，并记录千分表数值；根据记录的千分表数值与施加在被测关节上的力矩绘制滞回曲线以计算关节刚度和滞后损失。可在不拆机的情况下定量获取工业机器人关节刚度，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测量设备简单，费用低，测试效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法
本专利技术涉及机器人性能测试领域，具体的说是一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法。
技术介绍
机器人刚度描述了机器人在外力作用下抵抗变形的能力。因此要研究机器人刚度必然要先研究机器人的变形现象以及哪些部位引起的变形较大。目前由于高精度机器人对末端轨迹绝对精度需求较高，对于大部分工业机器人而言，机器人关节变形是导致末端轨迹精度降低的重要因素之一，且关节变形在机器人整机变形中显得尤为重要，其中关节刚度为关节变形计算的指标，为解决上述问题，需对机器人关节刚度结果进行量化输出，因此有必要完成对机器人关节刚度的批量测试。目前常用获取机器人关节刚度的方法为辨识算法及部分关节刚度测试手段，主要通过分析机器人关节内部如电机、减速机等刚度，将其换算为机器人关节刚度的方式，但此类算法计算过程较为繁琐、操作难度较大且准确度较低，基于此，当前亟待输出一种工业机器人关节刚度测试方法，同时保证数据真实可靠且适用性较强。
技术实现思路
现为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，包括以下步骤：第一步：根据被测机器人参数计算被测机器人的末端负载量；第二步：根据被测关节将机器人调整至指定的姿态；第三步：将机器人的被测关节屏蔽，同时保持机器人处于伺服通电状态；第四步：安装机器人负载以满足测试关节刚度所需的力矩，并将千分表固定在机器人上；第五步：在机器人上安装用于定位的内六角圆柱头螺钉，同时将千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；第六步：启动机器人并对被测关节施加不同力矩，并记录不同力矩的下的千分表数值；第七步：根据记录的千分表数值与施加在被测关节上的力矩绘制滞回曲线以计算关节刚度和滞后损失。第二步中根据被测关节将机器人调整至指定的姿态，使被测关节的重心落在被测关节的轴线上。对被测关节施加力矩时根据不同力矩记录千分表数值。根据记录的千分表数值计算的被测关节回转轴所确定的平面线的转角。测量机器人J2关节刚度时，屏蔽除J3关节外的其他关节，通过转动J3关节对J2关节实现力矩加载；测量机器人J3关节刚度时，屏蔽除J2关节外的其他关节，通过转动J2关节对J3关节实现力矩加载。测量J2关节刚度时，千分表固定在机器人转座上，同时在大臂盖板最下沿的螺钉孔处安装内六角圆柱头螺钉，千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；测量J3关节时，千分表固定在机器人大臂上，同时在手腕连接体最下沿的气管接口处安装内六角圆柱头螺钉，千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合。本专利技术的有益效果是：可在不拆机的情况下定量获取工业机器人关节刚度，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测量设备简单，费用低，测试效率高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术中测量J2关节刚度的姿态；图2为本专利技术中测量J2关节刚度且安装负载后的姿态；图3为本专利技术图1中A的放大视图；图4为本专利技术图1中B的放大视图图5为本专利技术中测量J2关节刚度时千分表安装示意图。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本专利技术进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本专利技术的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本专利技术的保护范围内。如图1至图5所示，一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，包括以下步骤：第一步：根据被测机器人参数计算被测机器人的末端负载量；以J2关节为例，已知J2关节减速机型号为25-120，刚度测试最大扭矩为87Nm，大臂以上部分所能施加的最大力矩约为19Nm，所以末端负载安装后施加的力矩最少为68Nm，末端负载的最大力臂约为0.53m，计算得到末端负载约为13Kg，预留一定的余量，所以末端负载的质量选为15Kg；第二步：根据被测关节将机器人调整至指定的姿态；如图1所示，其中J1至J6表示机器人的六个旋转轴，A位置表示J2轴测试时螺钉安装位置，B表示J3轴测试时螺钉安装位置。第三步：将机器人的被测关节屏蔽，同时保持机器人处于伺服通电状态；将机器人被测关节屏蔽使被测关键电机设置为不通电状态，使被测关节输入端处于固定状态；机器人一直处于伺服通电状态，可以有效防止伺服通电和断电使机器人产生振动，从而影响测量结果；第四步：安装机器人负载以满足测试关节刚度所需的力矩，并将千分表固定在机器人上；机器人本体自动达不到关节刚度测试所需的力矩时，则需要在末端安装负载，如图2所示为机器人增加负载后的结构示意图；第五步：在机器人上安装用于定位的内六角圆柱头螺钉，同时将千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；第六步：启动机器人并对被测关节施加不同力矩，并记录不同力矩的下的千分表数值；第七步：根据记录的千分表数值与施加在被测关节上的力矩绘制滞回曲线以计算关节刚度和滞后损失。如图5所示，其中，1、机器人本体，2、G字夹，3、钣金件，4、磁力表座，5、光杆，6、千分表。第二步中根据被测关节将机器人调整至指定的姿态，使被测关节的重心落在被测关节的轴线上。对被测关节施加力矩时根据不同力矩记录千分表数值。根据记录的千分表数值计算的被测关节回转轴所确定的平面线的转角了；当测量J2关节刚度时，机器人J1-J6轴关节角分别调至(0°，-1.228°，85.608°，90°，0°，0°)；当测量J3关节刚度时，机器人J1-J6轴关节角分别调至(0°，0°，84.476°，90°，0°，0°)。测量机器人J2关节刚度时，屏蔽除J3关节外的其他关节，通过转动J3关节对J2关节实现力矩加载；测量机器人J3关节刚度时，屏蔽除J2关节外的其他关节，通过转动J2关节对J3关节实现力矩加载。J2关节刚度测试时，转动机器人J3关节实现对J2关节的力矩加载，不同力矩对应不同的转动角度，按照顺序调节机器人关节角度，从第一个至最后一个，共计40个，每调至一个关节角处，待机器人稳定且千分表读数不发生变化后，记录千分表的读数，完成所有关节角度对应的千分表读数记录后即为完成一次测量。J3关节刚度测试时，转动机器人J2关节实现对J3关节的力矩加载，不同力矩对应不同的转动角度，按照顺序调节机器人关节角度，从第一个至最后一个，共计35个，每调至一个关节角处，待机器人稳定且千分表读数不发生变化后，记录千分表的读数，完成所有关节角度对应的千分表读数记录后即为完成一次测量。测量J2关节刚度时，千分表固定在机器人转座上，同时在大臂盖板最下沿的螺钉孔处安装内六角圆柱头螺钉，千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；千分表测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：/n第一步：根据被测机器人参数计算被测机器人的末端负载量；/n第二步：根据被测关节将机器人调整至指定的姿态；/n第三步：将机器人的被测关节屏蔽，同时保持机器人处于伺服通电状态；/n第四步：安装机器人负载以满足测试关节刚度所需的力矩，并将千分表固定在机器人上；/n第五步：在机器人上安装用于定位的内六角圆柱头螺钉，同时再机器人上安装千分表并使千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；/n第六步：启动机器人并对被测关节施加不同力矩，并记录不同力矩的下的千分表数值；/n第七步：根据记录的千分表数值与施加在被测关节上的力矩绘制滞回曲线以计算关节刚度和滞后损失。/n

【技术特征摘要】
1.一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：根据被测机器人参数计算被测机器人的末端负载量；
第二步：根据被测关节将机器人调整至指定的姿态；
第三步：将机器人的被测关节屏蔽，同时保持机器人处于伺服通电状态；
第四步：安装机器人负载以满足测试关节刚度所需的力矩，并将千分表固定在机器人上；
第五步：在机器人上安装用于定位的内六角圆柱头螺钉，同时再机器人上安装千分表并使千分表的测量头与内六角圆柱头螺钉的尾端抵合；
第六步：启动机器人并对被测关节施加不同力矩，并记录不同力矩的下的千分表数值；
第七步：根据记录的千分表数值与施加在被测关节上的力矩绘制滞回曲线以计算关节刚度和滞后损失。


2.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人J2关节和J3关节刚度测量方法，其特征在于：第二步中根据被测关节将机器人调整至指定的姿态，使被测关节的重心落在被测关节的轴线上。


3.根据权利要求1所述的一种六轴工业机器人J2关节和J3关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：储华龙，李晓光，王文款，冯海生，苗想亮，王俊奇，贺军杰，胡国呈，
申请(专利权)人：埃夫特智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34