[发明专利]一种绳驱机械臂摩擦测量装置及方法

说明书

本发明提供一种绳驱机械臂摩擦测量装置及方法，该装置包括臂杆夹具、拖拽测量框架，臂杆夹具用于固定一段臂杆，拖拽测量框架包括导杆、托板、滚珠丝杆组件、缆索、拉力传感器、锁定球头，滚珠丝杆组件上设有缆索连接组件，缆索连接组件两端分别与一段缆索连接，缆索绕过滑轮组与拉力传感器、锁定球头依次连接，可准静态拖拽锁定球头移动。通过在准静态运动下测量绳驱机械臂关节摩擦力矩及绳索摩擦的大小，有效解决了绳驱机械臂关节摩擦力矩及绳索摩擦无法测量的问题，为绳驱连续型机械臂的动力学参数辨识、运动控制算法设计、摩擦补偿提供了依据，有效提高了绳驱连续型机械臂的运动控制精度。

技术领域

本发明涉及绳驱机械臂摩擦测量，特别涉及绳驱机械臂摩擦力矩测量装置及方法。

背景技术

区别于传统的关节串联型机械臂，绳驱连续型机械臂具有灵活度高、避障能力强等优点，在狭小空间和复杂环境中运动和操作能力强，在航空航天制造、大型装备检测维护等领域具有重要的应用价值。

绳驱连续型机械臂通常由大量模块化关节组成，通过绳索实现驱动或联动。由于绳索实际使用需要在一定预紧力的作用下，因此绳驱连续型机械臂往往存在较大的关节摩擦及绳索摩擦，其极大地影响到机械臂的运动精度。同时，绳驱连续性机械臂结构紧凑，其关节摩擦及绳索摩擦在整臂的运动过程中测量难度极大，进而高精度的动力学建模及控制补偿无法实施。

由于现有技术仍缺乏有效的绳驱机械臂关节摩擦力矩及绳索摩擦测量方法以及相关的测量装置，绳驱连续型机械臂的运动控制精度难以得到有效提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绳驱机械臂摩擦测量装置及方法，便于测量绳驱连续性机械臂的关节摩擦及绳索摩擦，提高绳驱连续型机械臂的运动控制精度。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种绳驱机械臂摩擦测量装置，包括臂杆夹具、拖拽测量框架；所述臂杆夹具用于固定一段臂杆；

所述拖拽测量框架包括：

导杆、托板、滚珠丝杆组件、缆索、拉力传感器、锁定球头；

所述导杆每端各与一个所述托板固定连接，所述托板设有滑轮组；

所述滚珠丝杆组件与所述托板固定连接，所述滚珠丝杆组件上设有缆索连接组件，所述缆索连接组件两端分别与一段所述缆索连接；

所述缆索绕过所述滑轮组与所述拉力传感器、所述锁定球头依次连接，可拖拽所述锁定球头移动；

所述锁定球头用于拖拽绳驱机械臂的待测部件；

所述滚珠丝杆组件用于驱动缆索连接组件平移并带动缆索实现准静态拖拽。

进一步地；

还包括气浮导轨；

所述导杆与气浮导轨所在直线相互垂直，所述托板悬浮在气浮导轨上并可沿气浮导轨滑动。

进一步地；

所述拖拽测量框架为两自由度拖拽测量框架；

所述两自由度拖拽测量框架包括上、下两层框架且所述上、下两层框架的组件组成相同。

进一步地；

还包括拖拽环；

所述上、下两层框架的导杆所在直线相互垂直；

所述拖拽环边缘与所述上、下两层框架的导杆活动连接，可沿导杆滑动；

所述锁定球头移动的方向与所述导杆所在直线方向平行；

所述上、下两层框架的锁定球头由外到内穿过同一个拖拽环，用于拖拽待测臂杆并使其轴心始终穿过拖拽环中心；