[发明专利]一种单自由度关节臂运动试验台

说明书

本发明公开了一种单自由度关节臂运动试验台，包括伺服驱动系统、减速箱、电机底座、轴套式编码器、传动轴、关节臂、铝型材底座。本发明的实验对象为减速箱和伺服系统，当减速箱机械性能退化时，在实验台上可通过采集系统采集出轴套式编码器脉冲信号和伺服电机内置编码器脉冲信号，使用电脑分析软件计算出减速机输出精度以及长期运行导致的误差；还可通过RS485协议与伺服驱动器进行通讯，实时读取伺服电机运行时其三项电流信号、转速信号、转矩信号等，检测伺服电机的运行状态。

技术领域

本发明涉及一种单自由度关节臂运动试验台，属于工业机器人关节臂减速箱故障检测技术领域。

背景技术

通常来说，人们所指的机器人多数是工业机器人，科学技术的飞速发展，特别是计算机技术的发展，极大地促进了机器人系统的复杂化、智能化，使得机器人广泛应用于工业、医疗、太空和深海探索等各个方面。工业机器人已经被广泛应用到各种自动化生产线上，伺服驱动系统和传动机构作为工业机器人关节的重要组成部分，在工业机器人的实际应用中，传动系统存在着摩擦、齿轮间隙和刚度变化等各种实际机械误差，会对伺服驱动系统的控制输出造成影响，从而影响了工业机器人的精密性，可以说传动系统的性能的好坏，直接关系到整个工业机器人工作品质的高低，因此探究工业机器人工作中机械性能退化对伺服控制过程和末端输出造成的影响是非常必要的。

目前，使用编码器等位移传感器测量减速机的输入输出信号是测试减速机性能的主要手段，李充宁等发明了一种高精度传动误差检测系统，其主要特点是利用两个高精度空心轴角度编码器分别装在被测减速机的输入、输出轴上，直接同步检测被测减速机输入端和输出端的转角信号；石照耀等发明了齿轮动态传动误差测量方法及测量装置，使用高精度圆光栅获取主、被齿轮的角位置的信息，获得齿轮动态传动误差，并利用工况模拟系统模拟齿轮实际工作系统状态，提高动态传动误差的测量精度和可信度。

上述实验检测平台主要以研究减速机性能为主，但对于工业机器人精度研究来说，研究减速机机械性能是一个方面，但对于伺服控制系统运行状态和控制精度的研究也是非常重要的。本发明模拟工业机器人单自由度关节臂的运动，使用伺服交流电机作为动力源，在使用电机内置编码器与轴套式编码器检测减速机输入与输出转角信号的基础上，同时使用RS485协议与伺服驱动器进行通讯，检测伺服电机工作时其电流、转速、转矩等信号，从减速机和伺服系统两个方面对工业机器人关节进行精度研究。

发明内容

本发明提供了一种单自由度关节臂运动试验台，该结构以减速箱和伺服系统为实验对象，通过该结构实现单自由度关节臂模仿机器人的运动，进而用于分析减箱机械性能下降对伺服控制系统造成的影响、分析出减速箱4机械性能衰退对关节臂11末端输出精度的影响程度。

本发明的技术方案是：一种单自由度关节臂运动试验台，包括伺服驱动系统、减速箱4、电机底座、轴套式编码器7、传动轴9、关节臂11、铝型材底座18；

所述伺服驱动系统用于提供动力控制关节臂11运动轨迹；

所述减速箱4用于伺服驱动系统中交流伺服电机3的降速和增大输出转矩；

所述电机底座用于固定和支撑交流伺服电机3与减速箱4；

所述轴套式编码器7用于监测减速箱4的输出转角与转速；

所述传动轴9用于连接固定关节臂11，并将交流伺服电机3输出动力传至关节臂11；

所述关节臂11用于模拟工业机器人单关节的运动情况；

所述铝型材底座19用于固定和支撑伺服驱动系统、减速箱4、电机底座、轴套式编码器7、传动轴9、关节臂11。