一种超冗余机械臂测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超冗余机械臂测试系统，涉及力监测自动控制领域，包括超冗余机械臂测力驱动装置、超冗余机械臂驱动模块、电气柜、显示器、显示器支架、遥控手柄、大理石台面。通过本发明专利技术的实施，可以在工作过程中实时获取各驱动电机对驱动绳的拉力，能够实现驱动绳疲劳测试的自动化，通过实时数据分析可评估电机驱动能力和驱动绳负载能力是否满足设计需求。能力和驱动绳负载能力是否满足设计需求。能力和驱动绳负载能力是否满足设计需求。

A test system of super redundant manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种超冗余机械臂测试系统


[0001]本专利技术涉及力监测自动控制领域，尤其涉及一种超冗余机械臂测试系统。

技术介绍

[0002]随着作业环境的复杂化和狭窄化，超冗余度机器人作为特种机器人因其具有较强的避障能力和深腔作业能力，逐渐受到研究人员和企业的关注。一方面相比于传统工业机械臂，超冗余度机器人将驱动设备(电机)和传动装置(减速箱、丝杠等)后置于驱动底座，这样可以有效减轻操作臂质量，减小操作臂直径。另一方面通过优化结构设计，使超冗余度蛇形机器人拥有尽可能多的自由度和更大的弯曲角度，这使得操作臂具有极强的运动灵活性。
[0003]超冗余机械臂在运动过程中的姿态与各关节臂体的绳中力以及驱动绳的固有特性息息相关，所以对于研究蛇臂在运动过程中驱动绳特性极为重要。申请号为201811258514.1等中国专利技术专利公开了一种针对超冗余度机械臂的驱动装置，均为针对特定环境需求使用的机械臂驱动装置，由于空间体积限制，同时为了尽可能减小驱动绳输出时与扩线机构的干摩擦，一般需要将驱动绳依据机械臂需求直接内置于框架结构内侧，来尽可能减小驱动绳与扩线机构之间夹角，从而来减小驱动绳的摩擦。这种驱动装置需要排布紧凑，驱动绳的输出范围受限；单驱动模块单独拆卸困难；驱动绳在框架结构内侧，不易更换；对于不同类别机械臂的可替换性较差。另外该驱动装置未加装力传感器，无法获取驱动绳的拉力数据，故无法用于超冗余机器人的力位控制研究和驱动绳疲劳测试。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种超冗余机械臂测试系统，针对超冗余机械臂的运动过程中各驱动绳的绳中力进行监测为执行端的超冗余机械臂控制提供参考和研究超冗余机械臂的运动特性提供依据。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：如何解决多个待测对象的情况下不便同时获取的问题，以及如何实现驱动绳疲劳测试的自动化。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超冗余机械臂测试系统，包括：超冗余机械臂测力驱动装置、超冗余机械臂驱动模块、电气柜和大理石台面；
[0007]所述大理石台面与所述机械臂测力驱动装置及所述电气柜相连，
[0008]所述超冗余机械臂驱动模块与所述超冗余机械臂测力驱动装置的驱动电机连接。
[0009]进一步地，所述超冗余机械臂驱动模块还包括m个连接板卡以及n个电机驱动板卡，每n/m个驱动电机与其中一个所述连接板卡电连接。
[0010]进一步地，所述电气柜包括空气开关、力传感器信号变送器、开发板、开关电源、工业交换机和微型工控机。
[0011]进一步地，还包括显示器和显示器支架，所述显示器固定在显示器支架，所述显示器与所述微型工控机连接。
[0012]进一步地，所述超冗余机械臂测力驱动装置上还具有m个力传感器，所述力传感器信号变送器具有n个，每m/n个力传感器与其中一个力传感器信号变送器连接。
[0013]进一步地，所述开发板为STM32F407，所述开发板通过CAN总线与所述超冗余机械臂驱动模块相连，所述开发板负责解析指令并下发驱动量给所述超冗余机械臂驱动模块。
[0014]进一步地，所述开发板和所述微型工控机与所述工业交换机通过网线连接组成局域网，并通过UDP广播实现通信。
[0015]进一步地，所述开关电源与所述超冗余机械臂驱动模块3连接，用于向所述驱动电机和所述电机驱动板卡供电。
[0016]进一步地，还包括遥控手柄，所述遥控手柄与所述微型工控机连接，用以提供控制信号。
[0017]进一步地，所述空气开关控制和保护电路。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益技术效果：
[0019]本专利技术针对超冗余机器人的力位控制及驱动绳疲劳测试的需求提出了超冗余机械臂测试系统。该测试系统可以在工作过程中实时获取各驱动电机对驱动绳的拉力，能够实现驱动绳疲劳测试的自动化。通过实时数据分析可评估电机驱动能力和驱动绳负载能力是否满足设计需求。
[0020]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的超冗余机械臂测试系统示意图；
[0022]图2是本专利技术的超冗余机械臂驱动模块结构示意图；
[0023]图3是本专利技术的电气柜示意图；
[0024]图4是本专利技术的测试系统控制流程图；
[0025]其中：1
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显示器；2
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超冗余机械臂测力驱动装置；3
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超冗余机械臂驱动模块；3.1
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连接板卡；3.2
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电机驱动板卡；4
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大理石台面；5
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显示器支架；6
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电气柜；6.1
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空气开关；6.2
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力传感器9路信号变送器；6.3
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STM32F407开发板；6.4
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36V开关电源；6.5
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工业交换机；6.6
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微型工控机；7
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遥控手柄。
具体实施方式
[0026]以下参考说明书附图介绍本专利技术的优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0027]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0028]如图1所示，超冗余机械臂测试系统，包括超冗余机械臂测力驱动装置2、超冗余机械臂驱动模块3、电气柜6、显示器1、显示器支架5、遥控手柄7、大理石台面4。大理石台面4与机械臂测力驱动装置2及电气柜6相连，作为整个硬件系统的底座。
[0029]如图2所示，超冗余机械臂驱动模块3包括m(m为大于等于1的整数)块连接板卡3.1以及n块电机驱动板卡3.2。其中，超冗余机械臂驱动模块3与超冗余机械臂测力驱动装置2的n(n为大于等于1的整数)个驱动电机连接，其中每n/m(n/m为大于等于1的整数)个驱动电机与1块连接板卡3.1连接，从而实现了n块电机驱动板卡3.2的集成。本实施例中，m＝4，n＝36。
[0030]如图3所示，电气柜6主要包含空气开关6.1、力传感器9路信号变送器6.2、STM32F407开发板6.3、36V开关电源6.4、工业交换机6.5以及微型工控机6.6。空气开关6.1作为总电源入口，起到电路控制和保护作用。力传感器9路信号变送器6.2与超冗余机械臂测力驱动装置上的力传感器连接，超冗余机械臂测试系统通过微型工控机6.6的COM口读取力传感器数据。STM32F407开发板6.3通过CAN总线与超冗余机械臂驱动模块3相连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超冗余机械臂测试系统，其特征在于，包括：超冗余机械臂测力驱动装置、超冗余机械臂驱动模块、电气柜和大理石台面；所述大理石台面与所述机械臂测力驱动装置及所述电气柜相连，所述超冗余机械臂驱动模块与所述超冗余机械臂测力驱动装置的驱动电机连接。2.如权利要求1所述的一种超冗余机械臂测试系统，其特征在于，所述超冗余机械臂驱动模块还包括m个连接板卡以及n个电机驱动板卡，每n/m个驱动电机与其中一个所述连接板卡电连接。3.如权利要求2所述的一种超冗余机械臂测试系统，其特征在于，所述电气柜包括空气开关、力传感器信号变送器、开发板、开关电源、工业交换机和微型工控机。4.如权利要求3所述的一种超冗余机械臂测试系统，其特征在于，还包括显示器和显示器支架，所述显示器固定在显示器支架，所述显示器与所述微型工控机连接。5.如权利要求3所述的一种超冗余机械臂测试系统，其特征在于，所述超冗余机械臂测力驱动装置上还具有m个力传感器，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向阳，龚远强，郑扬，布乃龙，盛鑫军，刘超，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：