[发明专利]一种多关节机器人动力学半物理仿真平台

权利要求书

1.一种多关节机器人动力学半物理仿真平台，其特征在于，包括：多组关节半物理仿真模块、信号采集模块和控制模块；所述关节半物理仿真模块用于模拟输出机器人关节在不同负载转动惯量下的速度、位置、扭矩和转动惯量；所述信号采集模块用于采集不同机器人关节在测试过程中的速度、位置、扭矩和转动惯量；所述控制模块用于对多组关节半物理仿真模块实时控制，并接收信号采集模块检测的测试数据；

所述关节半物理仿真模块包括依次连接的机器人关节驱动电机、位置传感器、扭矩传感器、磁粉离合器和变惯量加载机构；所述机器人关节驱动电机，根据所模拟的不同关节位置采用不同功率的驱动电机，作为关节半物理仿真模块的测试电机；变惯量加载机构用于输出时变的负载转动惯量；所述磁粉离合器根据控制模块的控制指令调节激励电流的大小以输出不同的制动力矩，模拟突变的外部负载扰动量；所述位置传感器用于获取机器人关节在不同负载转动惯量和外部负载扰动量下的位置和速度信息；所述扭矩传感器用于获取机器人关节在不同负载转动惯量和外部负载扰动量下所产生的实时扭矩信息；

所述变惯量加载机构包括：变惯量控制电机、第一输入齿轮、第二输入齿轮，第一质量块支撑板、第一质量块、第一变惯量连杆、第二变惯量连杆、第二变惯量连接套、螺母、第一止旋连杆、第二止旋连杆、止旋固定套、第三止旋连杆、第四止旋连杆、丝杠、第三变惯量连杆、第四变惯量连杆、第二质量块、第二质量块支撑板和第一变惯量连接套；

所述变惯量控制电机与所述丝杠连接，根据控制模块输出的变惯量控制信号驱动所述丝杠旋转；所述第一输入齿轮与磁粉离合器连接并与第二输入齿轮相啮合；所述第二输入齿轮与第一变惯量连接套连接，第一变惯量连接套通过轴承支撑在所述丝杠上；

所述第一变惯量连杆一端与第一变惯量连接套连接，另一端与所述第二变惯量连杆连接，所述第二变惯量连接杆的另一端与第二变惯量连接套连接，所述第一质量块通过所述第一质量块支撑板与第一变惯量连杆连接；第三变惯量连杆一端与第一变惯量连接套连接，另一端与所述第四变惯量连杆连接，所述第四变惯量连接杆的另一端与第二变惯量连接套连接，所述第二质量块通过所述第二质量块支撑板与第三变惯量连杆连接；所述第二变惯量连接套通过轴承支撑在所述螺母上；所述螺母支撑在丝杠之上随丝杆转动沿丝杆做直线运动；

所述第一止旋连杆一端与螺母连接，另一端与第二止旋连杆连接，第二止旋连杆另一端与止旋固定套连接；所述第三止旋连杆一端与螺母连接，另一端与第四止旋连杆连接，第四止旋连杆另一端与止旋固定套连接，止旋固定套固定在丝杠末端。

2.如权利要求1所述的多关节机器人动力学半物理仿真平台，其特征在于，所述变惯量控制电机根据控制模块输出的变惯量控制信号驱动丝杠旋转，丝杠旋转带动螺母直线运动，螺母带动第一变惯量连杆、第二变惯量连杆、第三变惯量连杆和第四变惯量连杆转动从而改变第一质量块和第二质量块到转动轴心的半径，实现输出时变的转动惯量。

3.如权利要求1所述的多关节机器人动力学半物理仿真平台，其特征在于，还包括第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器和第四联轴器；所述位置传感器、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器、磁粉离合器、第三联轴器和第一输入齿轮依次设置在机器人关节驱动电机的输出轴上。

4.如权利要求1所述的多关节机器人动力学半物理仿真平台，其特征在于，还包括多个支架，各组关节半物理仿真模块通过支架固定在工作台上。