机器人单关节液压力及位置控制试验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人单关节液压力及位置控制实验平台，它包括悬臂支架、第一液压伺服驱动单元、力矩电机及配套控制器、角位移传感器支架、角位移传感器、摆动单元、若干套筒；悬臂支架的底座固定在地面上，角位移传感器支架、力矩电机及配套控制器固定在悬臂支架的悬臂端，角位移传感器固定在角位移传感器支架上且与力矩电机输出轴连接，摆动单元及套筒串联在力矩电机的输出轴上，第一液压伺服驱动单元一端与悬臂支架支耳连接，另一端与摆动单元连接。本发明专利技术结构简单、稳定、可靠，可以模拟机器人操作臂不同位形下的关节转动惯量，可构成位移跟踪闭环、力控制闭环运动，模拟机器人关节控制功能，验证控制策略。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液压力及位置控制试验平台，尤其涉及一种机器人单关节液压カ及位置控制试验平台。
技术介绍
机器人系统是ー个多变量的、冗余的和非线性的复杂动力学耦合系统，是由多个关节和多个连杆组成，具有多个输入和多个输出，存在着严重的非线性。机器人的控制开发与测试大都是软件仿真，计算机软件仿真需建立机器人运动学和动力学模型，且需要试验验证，控制开发、测试周期长，费用高。台架试验方法在很大程度上克服了计算机软件仿真的缺点，在机器人控制开发与研究中有着广泛的应用前景。机器人关节受力以及运动范围是机器人机械结构设计的基础，也是机器人控制的基础。但目前未见有关机器人单关节液压カ及位置控制的试验平台。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种机器人单关节液压カ及位置控制试验平台，它具有结构简单，紧凑、使用方便的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 一种机器人单关节液压カ及位置控制实验平台，它包括一个悬臂支架、第一液压伺服驱动单元、一个カ矩电机及配套控制器、一个角位移传感器支架、一个角位移传感器、ー个摆动单元、若干套筒；所述悬臂支架包括悬臂支架底座、悬臂支架支耳和悬臂端；所述カ矩电机自带法兰盘；所述悬臂支架的悬臂支架底座固定在平整的地面上，所述カ矩电机及配套控制器通过法兰盘固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位移传感器支架也固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位置传感器固定在角位移传感器支架上，所述角位移传感器与力矩电机输出轴连接，所述摆动単元及套筒串联在カ矩电机的输出轴上，所述第一液压伺服驱动单元一端与悬臂支架支耳连接，所述第一液压伺服驱动单元的另一端与摆动单元连接。所述摆动単元包括ー个摆动杆、第二液压伺服驱动单元、ー个质量块；其中，所述摆动杆上设有摆动杆第一支耳和摆动杆第二支耳，所述摆动杆第二支耳与第二液压伺服驱动单元连接，所述第二液压伺服驱动单元还与质量块连接，所述在摆动杆的两侧设有摆动杆导向槽，所述质量块上设有质量块导向块，质量块导向块卡在摆动杆导向槽内，保证质量块与导向槽平行，减小质量块对第二液压伺服单元活塞杆的径向冲击。所述液压伺服驱动单元包括ー个液压缸、ー个活塞杆、一个电液伺服阀、一个线位移传感器和ー个カ传感器；其中，所述线位移传感器上设置液压缸，液压缸上设置电液伺服阀，液压缸和カ传感器之间通过活塞杆连接。所述悬臂支架支耳与第一液压伺服驱动单元的液压缸连接，所述摆动単元的摆动杆与第一液压伺服驱动单元的活塞杆连接。所述摆动杆第二支耳与第二液压伺服驱动单元的液压缸相连，所述质量块与第二液压伺服驱动单元的活塞杆相连。所述套筒的内径相同长度不同。机器人单关节液压カ及位置控制试验平台工作时，第一液压伺服驱动单元根据具体情况可采用位置控制，也可采用カ控制，第二液压伺服驱动单元采用位置控制。第二液压伺服驱动单元控制质量块的运动，改变质量块相对于摆动杆的位置，即改变摆动单元的转动惯量，相当于改变该关节机器人操作臂的转动惯量，模拟机器人不同位形下的关节转动惯量；カ矩电机控制器控制カ矩电机的输出扭矩，模拟关节负载カ矩的变化；第一液压伺服驱动单元驱动摆动单元运动，关节角位移传感器測量摆动单元的角位移，第一液压伺服驱动单元的线位移传感器测量该驱动单元的输出位移，第一液压伺服驱动单元的力传感器反馈该驱动单元的输出力，模拟机器人关节控制功能。经信息提取测量一体化液压驱动单元カ控制、位置控制性能指标。本专利技术的有益效果 I.本专利技术可以提供一个单关节液压力及位置控制试验平台，用于机器人关节控制方法的开发与测试。2.本专利技术可以模拟机器人操作臂不同位形下的关节转动惯量的变化。3.本专利技术提出的单关节液压カ及位置控制试验平台，结构简单、稳定、可靠，可构成位移跟踪闭环、力控制闭环运动，模拟机器人关节控制功能，验证控制策略。附图说明图I为机器人单关节液压カ及位置控制试验平台示意 图2为本专利技术的悬臂支架； 图3为本专利技术的摆动单元； 图4为液压伺服驱动单元示意 其中1.悬臂支架，2.第一液压伺服驱动单元，3.力矩电机及配套控制器，4.角位移传感器支架，5.角位移传感器，6.摆动单元，7.悬臂支架底座，8.悬臂支架支耳，9.悬臂端，10.摆动杆，11.摆动杆导向槽，12.质量块导向块，13.摆动杆第一支耳，14.套筒，15.摆动杆第二支耳，16.第二液压伺服驱动单元，17.质量块，18.カ传感器，19，活塞杆，20.线位移传感器，21.电液伺服阀,22液压缸。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进ー步说明。如图1、2所示，一种机器人单关节液压カ及位置控制试验平台，包括一个悬臂支架I、第一液压伺服驱动单元2、一个カ矩电机及配套控制器3、一个角位移传感器支架4、一个角位移传感器5、一个摆动単元6、若干内径相同长度不同的套筒14，所述カ矩电机自带法兰盘，所述悬臂支架I包括一个悬臂支架底座7，一个悬臂支架支耳8，一个悬臂端9。如图4所示，所述液压伺服驱动单元包括，ー个液压缸22、ー个活塞杆19、一个电液伺服阀21、一个线位移传感器20、ー个カ传感器18。如图3所示，所述摆动単元6包括，ー个摆动杆10(摆动杆的两壁开有摆动杆导向槽11)、第二液压伺服驱动单兀16、一个质量块17 (质量块两侧有两个质量块导向块12)。悬臂支架底座7固定在平整的地面上，力矩电机及配套控制器3通过法兰盘固定在悬臂支架I的悬臂端9，角位移传感器支架4固定在悬臂支架I的悬臂端9，角位移传感器5与力矩电机的输出轴相连。摆动单元6及套筒14串联在カ矩电机的输出轴上，套筒14限制摆动单元6的轴向运动。第一液压伺服驱动单元2的液压缸22与悬臂支架支耳8相连，活塞杆19与摆动杆第一支耳相连13。第二液压伺服驱动单元16的液压缸22与摆动杆第二支耳15相连，活塞杆19与质量块17相连。质量块17的质量块导向块12卡在摆动杆10的摆动杆导向槽11内，保证质量块17与摆动杆导向槽11平行，减小质量块17对第ニ液压伺服单元16的活塞杆19的径向冲击。机器人单关节液压カ及位置控制试验平台工作时，第一液压伺服驱动单元2根据具体情况可采用位置控制，也可采用カ控制，第二液压伺服驱动单元16采用位置控制。第ニ液压伺服驱动单元16控制质量块17的运动，改变质量块17相对于摆动杆10的位置，即改变摆动单元6的转动惯量，相当于改变该关节机器人操作臂的转动惯量，模拟机器人不同位形下的关节转动惯量；カ矩电机控制器控制カ矩电机的输出扭矩，模拟关节负载カ矩的变化；第一液压伺服驱动单元2驱动摆动单元6运动，关节角位移传感器5測量摆动单元 6的角位移，第一液压伺服驱动单元2的线位移传感器20测量该驱动单元的输出位移，第一液压伺服驱动单元2的力传感器18反馈该驱动单元的输出力，模拟机器人关节控制功能。经信息提取测量一体化液压驱动単元カ控制、位置控制性能指标。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人单关节液压力及位置控制实验平台，其特征是，它包括一个悬臂支架、第一液压伺服驱动单元、一个力矩电机及配套控制器、一个角位移传感器支架、一个角位移传感器、一个摆动单元、若干套筒；所述悬臂支架包括悬臂支架底座、悬臂支架支耳和悬臂端；所述力矩电机自带法兰盘；所述悬臂支架的悬臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩电机及配套控制器通过法兰盘固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位移传感器支架也固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位置传感器固定在角位移传感器支架上，所述角位移传感器与力矩电机输出轴连接，所述摆动单元及套筒串联在力矩电机的输出轴上，所述第一液压伺服驱动单元一端与悬臂支架支耳连接，所述第一液压伺服驱动单元的另一端与摆动单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种机器人单关节液压力及位置控制实验平台，其特征是，它包括一个悬臂支架、第一液压伺服驱动单元、一个力矩电机及配套控制器、一个角位移传感器支架、一个角位移传感器、一个摆动单元、若干套筒；所述悬臂支架包括悬臂支架底座、悬臂支架支耳和悬臂端；所述力矩电机自带法兰盘；所述悬臂支架的悬臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩电机及配套控制器通过法兰盘固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位移传感器支架也固定在悬臂支架的悬臂端，所述角位置传感器固定在角位移传感器支架上，所述角位移传感器与力矩电机输出轴连接，所述摆动单元及套筒串联在力矩电机的输出轴上，所述第一液压伺服驱动单元一端与悬臂支架支耳连接，所述第一液压伺服驱动单元的另一端与摆动单元连接。2.如权利要求I所述机器人单关节液压力及位置控制实验平台，其特征是，所述摆动单元包括一个摆动杆、第二液压伺服驱动单元、一个质...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贻斌，王海燕，阮久宏，荣学文，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：