本发明是关于关节测试实验设备技术领域，特别是关于一种关节测试实验平台。
背景技术：
机器人学的研究一直是科技发展比较活跃的领域之一，机器人的关节作为机器人的关键组成部分，其性能的好坏直接影响机器人的性能。因此对关节的性能检测就变得越来越重要。
通过对机器人关节的输出特性的准确测试能为关节提供准确的综合性能评定，从而对设计的关节性能进行准确定位，为关节更好地满足所需设计要求提供可靠的依据。
以前模拟负载采用的方法是在测试平台末端连接连杆来实现可变负载。当前，没有专门为测试平台设计的磁粉制动器，磁粉制动器多用于工业应用，以转矩控制精度和磁粉制动器响应速度来选择磁粉制动器。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种关节测试实验平台，装配简单，易于拆卸，可以测试关节的多个性能，且提高了对关节输出特性的测试精度。
为实现上述目的，本发明提供了一种关节测试实验平台，包括：控制箱、支撑架、直流无刷电机、谐波减速机、增量编码器、扭矩传感器、联轴器以及磁粉制动器。直流无刷电机固定于支撑架上，且直流无刷电机与控制箱电性连接。谐波减速机固定于支撑架上，谐波减速机的一端与直流无刷电机相连接，且谐波减速机与控制箱电性连接。增量编码器固定于支撑架上，增量编码器的一端与谐波减速机的另一端相连接，且增量编码器与控制箱电性连接。扭矩传感器固定于支撑架上，扭矩传感器的一端与增量编码器的另一端相连接，且扭矩传感器与控制箱电性连接。联轴器的一端与扭矩传感器的另一端相连接，且联轴器与控制箱电性连接。磁粉制动器固定于支撑架上，磁粉制动器的一端与联轴器的另一端相连接，且磁粉制动器与控制箱电性连接。其中，直流无刷电机用以减速后增大扭矩。其中，谐波减速机用以调节测试平台的运动速度及加大工作力矩提高负载。其中，增量编码器用以获得关节转速，且将位移转换成周期性的电信号，并将电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数标示位移的大小。
在本发明的一实施方式中，扭矩传感器用以获得关节扭矩，并将扭力的物理变化转换成准确的电信号。
在本发明的一实施方式中，磁粉制动器用以测试平台的测功加载、启动控制和制动控制，从而实现模拟负载。
在本发明的一实施方式中，关节测试实验平台还包括底座，通过多个支撑柱固定于支撑架的下方。
在本发明的一实施方式中，关节测试实验平台还包括伺服器，与控制箱电性连接，且伺服器用以通过控制箱实现测试平台的分析与电气控制。
在本发明的一实施方式中，关节测试实验平台还包括直流无刷电机支架、谐波减速机支架、增量编码器支架、扭矩传感器支架和磁粉制动器支架，直流无刷电机支架的底部固定于支撑架上，直流无刷电机固定于直流无刷电机支架顶部的一侧上，谐波减速机支架的底部固定于支撑架上，谐波减速机固定于谐波减速机支架顶部的一侧上，增量编码器支架的底部固定于支撑架上，增量编码器固定于增量编码器支架顶部的一侧上，扭矩传感器支架的底部固定于支撑架上，扭矩传感器固定于扭矩传感器支架顶部的一侧上，磁粉制动器支架的底部固定于支撑架上，且磁粉制动器固定于磁粉制动器支架顶部的一侧上。
在本发明的一实施方式中，直流无刷电机是通过第一套筒及套筒连接件与谐波减速机的一端相连接的。
在本发明的一实施方式中，谐波减速机的另一端是通过第二套筒与增量编码器的一端相连接的。
与现有技术相比，根据本发明的关节测试实验平台，可以测试机器人关节的输出特性，包括扭矩和转速，并用磁粉制动器来实现模拟负载，对关节的输出特性测试精度提高了10％以上。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的关节测试实验平台的主视结构示意图；
图2是根据本发明一实施方式的关节测试实验平台的局部俯视结构示意图。
主要附图标记说明：
1-控制箱、2-直流无刷电机、3-谐波减速机、4-增量编码器、5-扭矩传感器、6-磁粉制动器、7-联轴器、8-直流无刷电机支架、9-谐波减速机支架、10-增量编码器支架、11-第一套筒、12-套筒连接件、13-第二套筒、14-直流无刷电机底板、15-谐波减速机底板、16-增量编码器底板、17-扭矩传感器底板、18-磁粉制动器底板、19-支撑架、20-扭矩传感器支架、21-磁粉制动器支架。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明一实施方式的关节测试实验平台的主视结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的关节测试实验平台的局部俯视结构示意图。
如图1至图2所示，根据本发明优选实施方式的一种关节测试实验平台，包括：控制箱1、支撑架19、直流无刷电机2、谐波减速机3、增量编码器4、扭矩传感器5、联轴器7以及磁粉制动器6。直流无刷电机2固定于支撑架19上，且直流无刷电机2与控制箱1电性连接。谐波减速机3固定于支撑架19上，谐波减速机3的一端与直流无刷电机2相连接，且谐波减速机3与控制箱1电性连接。增量编码器4固定于支撑架19上，增量编码器4的一端与谐波减速机3的另一端相连接，且增量编码器4与控制箱1电性连接。扭矩传感器5固定于支撑架19上，扭矩传感器5的一端与增量编码器4的另一端相连接，且扭矩传感器5与控制箱1电性连接。联轴器7的一端与扭矩传感器5的另一端相连接，且联轴器7与控制箱1电性连接。磁粉制动器6固定于支撑架19上，磁粉制动器6的一端与联轴器7的另一端相连接，且磁粉制动器6与控制箱1电性连接。其中，直流无刷电机2用以减速后增大扭矩。其中，谐波减速机3用以调节测试平台的运动速度及加大工作力矩提高负载。其中，增量编码器4用以获得关节转速，且将位移转换成周期性的电信号，并将电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数标示位移的大小。
在本发明的一实施方式中，扭矩传感器5用以获得关节扭矩，并将扭力的物理变化转换成准确的电信号。磁粉制动器6用以测试平台的测功加载、启动控制和制动控制，从而实现模拟负载。
在本发明的一实施方式中，关节测试实验平台还包括底座，通过多个支撑柱固定于支撑架19的下方。关节测试实验平台还包括伺服器，与控制箱1电性连接，且伺服器用以通过控制箱1实现测试平台的分析与电气控制。
在本发明的一实施方式中，关节测试实验平台还包括直流无刷电机支架8、谐波减速机支架9、增量编码器支架10、扭矩传感器支架20和磁粉制动器支架21，直流无刷电机支架8的底部固定于支撑架19上，直流无刷电机2固定于直流无刷电机支架8顶部的一侧上，谐波减速机支架9的底部固定于支撑架19上，谐波减速机3固定于谐波减速机支架9顶部的一侧上，增量编码器支架10的底部固定于支撑架19上，增量编码器4固定于增量编码器支架10顶部的一侧上，扭矩传感器支架20的底部固定于支撑架19上，扭矩传感器5固定于扭矩传感器支架20顶部的一侧上，磁粉制动器支架21的底部固定于支撑架19上，且磁粉制动器6固定于磁粉制动器支架21顶部的一侧上。
在本发明的一实施方式中，直流无刷电机2是通过第一套筒11及套筒连接件12与谐波减速机3的一端相连接的。谐波减速机3的另一端是通过第二套筒13与增量编码器4的一端相连接的。
在实际应用中，本发明的关节测试实验平台，主要包括控制箱1、直流无刷电机2、谐波减速机3、增量编码器4、扭矩传感器5及磁粉制动器6。其中直流无刷电机2通过第一套筒11、套筒连接件12与谐波减速机3连接，用于减速后增大扭矩。直流无刷电机2通过直流无刷电机支架8来架离桌面，直流无刷电机支架8通过紧固件固定在直流无刷电机底板14，而直流无刷电机底板14固定在支撑架19上。直流无刷电机2与控制柜电性连接，用于系统的制动，实现关节测试平台的运动和加载检测并控制电机的内部信号。谐波减速机3通过第二套筒13与增量编码器4相连接。谐波减速机3通过谐波减速机支架9来架离桌面，谐波减速机支架9通过紧固件固定在谐波减速机底板15，而谐波减速机底板15固定在支撑架19上。谐波减速机3的输出方式为法兰输出，谐波减速机3与直流无刷电机2相连接，用于关节测试平台的运动速度调节与加大工作力矩提高负载等。增量编码器4直接与扭矩传感器5相连接，且增量编码器4通过增量编码器支架10来架离桌面，增量编码器支架10通过紧固件固定在增量编码器底板16，而增量编码器底板16固定在支撑架19上。增量编码器4与谐波减速机3的输出端和扭矩传感器5输入端相连接，用于获得关节转速，将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。扭矩传感器5通过联轴器7与磁粉制动器6相连接。扭矩传感器5通过扭矩传感器支架20来架离桌面，扭矩传感器支架20通过紧固件固定在扭矩传感器底板17，而扭矩传感器底板17固定在支撑架19上。扭矩传感器5与增量编码器4和磁粉制动器6相连接，用于获得关节扭矩，并将扭力的物理变化转换成准确的电信号。磁粉制动器6通过磁粉制动器支架21来架离桌面，磁粉制动器支架21通过紧固件固定在磁粉制动器底板18，而磁粉制动器底板18固定在支撑架19上。磁粉制动器6与扭矩传感器5的输出端相连接，用于关节测试实验平台的测功加载、启动控制和制动控制，实现模拟负载。
在其中一个实施例中，第一套筒11与直流无刷电机2的输出轴相连接，直流无刷电机支架8与直流无刷电机2的输出轴相互垂直，直流无刷电机底板14与直流无刷电机支架8相互垂直，并通过紧固件相互连接。
在其中一个实施例中，套筒连接件12与谐波减速机3的输入端相连接，第二套筒13与谐波减速机3的输出端相连接，谐波减速机支架9与谐波减速机3的输入端相互垂直，谐波减速机底板15与谐波减速机支架9相互垂直，并通过紧固件相互连接；
在其中一个实施例中，增量编码器4与谐波减速机3的输出端通过第二套筒13相连接，增量编码器支架10与增量编码器4相互垂直，增量编码器底板16与增量编码器支架10相互垂直，并通过紧固件相互连接。
在其中一个实施例中，扭矩传感器5与磁粉制动器6通过联轴器7相连接，扭矩传感器支架20与扭矩传感器5相互垂直，扭矩传感器底板17与扭矩传感器支架20相互垂直，并通过紧固件相互连接。
在其中一个实施例中，磁粉制动器支架21与磁粉制动器6相互垂直，磁粉制动器底板18与磁粉制动器支架21相互垂直，并通过紧固件相互连接。所有支架都通过紧固件安装在支撑架19之上。
为尽测试机器人关节中输出特性，通过直流无刷电机来检测并控制电机的内部信号，电压和电流。关节扭矩通过扭矩传感器5来获得，关节转速可以通过编码器或扭矩传感器5获得，通过磁粉制动器6来实现模拟负载。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实例测试前，按照附图1所示机构进行机械连接。其中主要工作部件包括控制箱1、直流无刷电机2、谐波减速机3、增量编码器4、扭矩传感器5、联轴器7以及磁粉制动器6。
实例测试时，关节测试实验平台还包括伺服器，与控制箱1电性连接，且伺服器用以通过控制箱实现测试平台的分析与电气控制。同时外接信号采集装置，进行关节输出信号采集。
实例测试时，直流无刷电机2和谐波减速机3组成了我们的待测关节，与控制箱1电性连接，实现测试平台的分析与电气控制。
实例测试时，直流无刷电机2和谐波减速机3组成了我们的待测关节，与增量编码器4相连接，用以获得关节转速，且将位移转换成周期性的电信号，并将电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数标示位移的大小。
实例测试时，增量编码器4获得待测关节的转速后与扭矩传感器5相连接用以获得关节扭矩，并将扭力的物理变化转换成准确的电信号。
实例测试时，还可以通过磁粉制动器实现测试平台的模拟负载。
实例测试最后，通过外接信号采集装置，对增量编码器4和扭矩传感器5的输出信号进行采集，并反馈给伺服器进行关节输出特性的分析。
在本实施例中，一个测试平台可以测试关节的多个性能，缩短了关节的测试周期、提高精度和降低测试成本。
总之，本发明的关节测试实验平台，装配简单，易于拆卸，且可以测试机器人关节的输出特性，包括扭矩和转速，并用磁粉制动器来实现模拟负载，对关节的输出特性测试精度提高了10％以上。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
