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一种工业 机器人运动学性能测试装置

阅读：409发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种工业机器人运动学性能测试装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种工业机器人运动学性能测试装置，该测试装置包括装夹固定装置、无线检测采集模块、无线路由器、计算机及运行于计算机的后台分析系统；所述装夹固定装置用于将无线检测采集模块固定在各个机械臂上；所述无线检测采集模块用于对机器人机械臂的运动数据进行采集；所述无线路由器用于实现各无线检测采集模块的组网，建立与各个模块之间的通信；所述计算机及运行于计算机的后台分析系统用于对获取的运动性能指标数据进行分析，并显示性能数据、动态曲线，完成数据文件的数据库存储与检索，输出测试评估报告。本发明采用有效的速度和加速度检测技术手段和数据分析处理方法构建其运动性能测试平台，对成品进行测试分析，能够很好的评估工业机器人的动态性能，具有较好的应用前景。，下面是一种工业机器人运动学性能测试装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种工业机器人运动学性能测试装置，其特征在于：该测试装置包括装夹固定装置、无线检测采集模块、无线路由器、计算机及运行于计算机的后台分析系统；
所述装夹固定装置用于将无线检测采集模块固定在各个机械臂上；所述无线检测采集模块用于对机器人机械臂的运动数据进行采集；所述无线路由器用于实现各无线检测采集模块的组网，建立与各个模块之间的通信；所述计算机及运行于计算机的后台分析系统用于对获取的运动性能指标数据进行分析，并显示性能数据、动态曲线，完成数据文件的数据库存储与检索，输出测试评估报告。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人运动学性能测试装置，其特征在于：所述装夹固定装置采用可伸缩抱箍装置。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人运动学性能测试装置，其特征在于：所述无线检测采集模块由传感器、信号采集处理电路、WIFI传输电路及电池组成；
所述传感器采用MP6050型加速度/陀螺传感器，实现机械臂的三轴加速度和三轴角速度测量；
所述信号采集处理电路由STM32F103RC 32位ARM单片机和Marvell88W8686的WIFI模块组成，通过I2C 接口获取传感器的数据，进行线速度、角速度速度、线加速度角加速度数据预处理和计算；
所述WIFI传输电路与无线路由器一起实现各无线检测采集模块的组网，采集处理后的数据包通过WIFI传输至后台分析系统。
4.根据权利要求1所述的一种工业机器人运动学性能测试装置，其特征在于：计算机及运行于计算机的后台分析系统采用相关的方法进行数据的分析和处理，后台分析系统通过WIFI与检测采集模块获得相关数据，采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵，构建线速度||Gω||||GV||、||HV||和线加速度及加速度|Gω||、||Hω||和然后根据
以下公式计算性能指标：
最后，经过综合分析软件进行处理分析、屏幕显示、文件存储管理以及测试报告输出。

说明书全文

一种工业机器人运动学性能测试装置

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器人性能测试技术领域，涉及一种工业机器人运动学性能测试装置。

背景技术

[0002] 工业机器人不断的向高速、高精度方向发展。衡量工业机器人主要性能指标包括位姿重复精度和轨迹精度。工业机器人的运动学性能评价指标主要包括各机械臂线速度指标、角速度指标、线加速度指标、角加速度指标。这些指标工业机器人的动态性能、位姿精度和轨迹精度产生重要影响。

[0003] 有相关文献论述采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵，根据工业机器人的各臂长、转动角度范围等进行理论推算其线/角速度、线/角加速度、或作为工业机器人设计阶段的模型建立依据，对设计的模型运动学性能进行理论上评价。

[0004] 但目前还没发现有相关的测试平台，通过传感器对各机械臂进行相关参数进行检测及后续处理电路和软件采集处理和分析，然后展开对相关指标进行测试验证和评价。本发明专利就是采用有效的速度和加速度检测技术手段和数据分析处理方法构建其运动性能测试平台，对成品进行测试分析。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工业机器人运动学性能测试装置，该装置可以用于评估工业机器人的动态性能。

[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种工业机器人运动学性能测试装置，该测试装置包括装夹固定装置、无线检测采集模块、无线路由器、计算机及运行于计算机的后台分析系统；

[0008] 所述装夹固定装置用于将无线检测采集模块固定在各个机械臂上；所述无线检测采集模块用于对机器人机械臂的运动数据进行采集；所述无线路由器用于实现各无线检测采集模块的组网，建立与各个模块之间的通信；所述计算机及运行于计算机的后台分析系统用于对获取的运动性能指标数据进行分析，并显示性能数据、动态曲线，完成数据文件的数据库存储与检索，输出测试评估报告。

[0009] 进一步，所述装夹固定装置采用可伸缩抱箍装置。

[0010] 进一步，所述无线检测采集模块由传感器、信号采集处理电路、WIFI传输电路及电池组成；

[0011] 所述传感器采用MP6050型加速度/陀螺传感器，实现机械臂的三轴加速度和三轴角速度测量；

[0012] 所述信号采集处理电路由STM32F103RC 32位ARM单片机和Marvell88W8686的WIFI模块组成，通过I2C 接口获取传感器的数据，进行线速度、角速度速度、线加速度角加速度数据预处理和计算；

[0013] 所述WIFI传输电路与无线路由器一起实现各无线检测采集模块的组网，采集处理后的数据包通过WIFI传输至后台分析系统。

[0014] 进一步，计算机及运行于计算机的后台分析系统采用相关的方法进行数据的分析和处理，后台分析系统通过WIFI与检测采集模块获得相关数据，采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵，构建线速度||Gω||||GV||、||HV||和线加速度及加速度|Gω||、||Hω||和然后根据以下公式计算性能指标：

[0015]

[0016]

[0017] 最后，经过综合分析软件进行处理分析、屏幕显示、文件存储管理以及测试报告输出。

[0018] 本发明的有益效果在于：本发明采用有效的速度和加速度检测技术手段和数据分析处理方法构建其运动性能测试平台，对成品进行测试分析，能够很好的评估工业机器人的动态性能，具有较好的应用前景。附图说明

[0019] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

[0020] 图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

[0022] 图1为本发明的结构示意图，本发明提供的工业机器人运动学性能测试装置包括装夹固定装置、无线检测采集模块、无线路由器、计算机及运行于计算机的后台分析系统；

[0023] 所述装夹固定装置用于将无线检测采集模块固定在各个机械臂上；所述无线检测采集模块用于对机器人机械臂的运动数据进行采集；所述无线路由器用于实现各无线检测采集模块的组网，建立与各个模块之间的通信；所述计算机及运行于计算机的后台分析系统用于对获取的运动性能指标数据进行分析，并显示性能数据、动态曲线，完成数据文件的数据库存储与检索，输出测试评估报告。

[0024] 其中，通过装夹固定装置采用可伸缩抱箍装置，可将无线检测采集模块固定在各个机械臂上。无线检测采集模块由传感器、信号采集处理电路、WIFI传输电路及电池组成。传感器用于进行三轴加速度和三轴角速度进行测量。信号采集处理电路由STM32F103RC 32位ARM单片机和Marvell88W8686的WIFI模块组成，通过I2C接口获取传感器的数据，进行线速度、角速度速度、线加速度角加速度数据预处理和计算。

[0025] 由于使用传感器检测多个机械臂，采用WIFI进行无线连接，电池供电，以减少使用线缆导致的布线不方便问题，采集处理后的数据包通过WIFI传输至PC机分析系统。采用相关的方法进行数据的分析和处理，后台分析系统通过WIFI与检测采集模块获得相关数据，采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵，构建线速度||Gω||||GV||、||HV||和线加速度及加速度|Gω||、||Hω||和然后根据以下公式计算性能指标：

[0026]

[0027]

[0028] 最后，经过综合分析软件进行处理分析、屏幕显示、文件存储管理以及打印测试报告输出等。

[0029] 实施例：

[0030] 本实施实例中首先采用MP6050传感器，该传感器器对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒(dps)，加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16g。

[0031] 系统采用STM32F103RC 32位ARM单片机，通过20MHz的SPI接口与MP6050通信，采用中断方式MPU6050对寄存器的读取和命令参数设置。单片机通过软件编程对获得的传感器数据进行滤波处理，然后根据速度加速度公式及角速度角加速度公式进行计算获得，速度、加速度、角速度和角加速度的值。

[0032] ARM单片机外部通过SDIO接口扩展Marvell88W8686的WIFI传输模块，单片机软件集成lwIP的轻量级TCP/IP库，单片机调用相关的函数将单片机端配置成TCP客户端。

[0033] 在机器人的各个机械臂上安装无线检测模块，各个模块由PC端服务器通过无线路由器进行组网，自动分配IP地址，建立与各个模块之间的通信，获取相关检测数据。运行于服务器上的分析处理软件采用公式(1)和(2)计算方法，获得运动性能指标数据，最后显示性能数据、动态曲线、数据文件的数据库存储与检索及打印测试评估报告等。

[0034] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

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