一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备及方法与流程

本发明涉及灵巧手性能测试，更具体地，涉及一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，还涉及一种采用该设备的测试方法。

背景技术：

1、随着人形机器人灵巧手技术迭代升级，灵巧手大拇指作为承担抓取、对指、按压等核心动作的执行单元，其指尖力输出和动作响应时间直接决定灵巧手整体的操作能力，为此需要对灵巧手大拇指进行专项性能测试。现阶段灵巧手大拇指测试大多依靠人工辅助完成，操作员手动驱动大拇指完成屈伸与摆动动作，使用秒表记录动作响应时间；借助外部压力工具手动施加压力，读取指尖力数据。

2、由于人工计时存在反应误差，难以精准捕捉大拇指动作到位的时间节点，测试得到的数据产生偏差，测试精度降低。另外，现有的自动化检测装置中，压力检测模块与动作时间检测模块多为独立布置，难以兼顾响应时间检测与指尖力检测，检测效率与检测信息量受限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备及方法，能够自动检测灵巧手大拇指的完全响应时间和指尖压力，替代人工测试，消除人工误差，并实现左右手大拇指指尖力的对照检测与动态稳定性检测。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，包括测试台板、检测工装和支撑柱，测试台板上形成有检测工位，检测工位用于安装待检测的拇指，拇指包括拇指根部、指节部和指尖部，指节部能够相对于拇指根部摆动，并能够弯曲伸直调节；检测工装安装于检测工位，用于安装拇指根部，以实现拇指的安装定位；测试台板上开设有让位槽，支撑柱穿过让位槽向上伸出，支撑柱的上端安装有压力传感器，支撑柱及压力传感器的高度位置与拇指相适配，指节部竖立状态下弯曲时，指尖部能够抵接压力传感器，实现指尖部按压压力的检测；测试台板的下部安装有滑轨，滑轨上滑动安装有滑座，滑座由滑移驱动器驱动，滑座上安装有支撑座，支撑柱的下端安装于支撑座，滑座能够带动支撑柱沿滑轨移动，使支撑柱沿让位槽让位避让。

4、进一步地，还包括光线传感器，光线传感器设置与检测工位，光线传感器用于检测指节部弯曲伸直过程中指尖部的位置。

5、进一步地，光线传感器包括光线传感器一、光线传感器二、光线传感器三和光线传感器四；指节部的弯曲伸展动作在水平方向上活动时，光线传感器一与指尖部完全弯曲状态的位置相对应，光线传感器二与指尖部完全伸展状态的位置相对应；指节部的弯曲伸展动作在上下方向上活动时，光线传感器三与指尖部完全弯曲状态的位置相对应，光线传感器四与指尖部完全伸展状态的位置相对应。

6、进一步地，测试台板上对称设置有两组检测工位，设置有两个检测工装，能够同时对两个左右对称的拇指进行检测。

7、进一步地，支撑座转动安装于滑座，滑座上固定连接有转动连接件，支撑座通过转动连接件与滑座转动连接；支撑座的两侧分别形成有支撑部和平衡部，支撑柱安装于支撑部的上侧，支撑部及支撑柱能够以转动连接件为转动轴线实现上下偏转。

8、进一步地，测试台板的下侧通过连接杆固定安装有下底板，下底板与测试台板大致平行；下底板的上部安装有限位板，限位板通过升降驱动机构升降调节；限位板处于下降状态时，限位板的上侧与支撑座的支撑部分离，支撑座处于可偏转的活动状态；限位板处于上升状态时，限位板的上侧与支撑部的下表面抵接，支撑座处于平衡状态，支撑柱处于竖直状态。

9、进一步地，限位板的中间位置设置有中间铰接部，限位板的两端分别形成有限位支撑部，两个限位支撑部分别支撑两个支撑座的支撑部；升降驱动机构包括主升降器，主升降器固定安装于下底板，主升降器具有主升降杆，主升降杆的上端与中间铰接部转动连接，限位板形成等臂杠杆结构，两侧拇指进行压力检测时，压力经支撑柱传递至限位板的两端。

10、进一步地，升降驱动机构还包括两个辅升降器，两个辅升降器分别安装于下底板的下侧，并分别与两个限位支撑部的下侧相对应；辅升降器具有能够向上伸缩的辅升降杆；辅升降杆收缩时，辅升降杆的上端与限位支撑部分离；辅升降杆伸出时，辅升降杆的上端抵接限位支撑部，限位支撑部再抵接支撑座的支撑部，使支撑柱维持竖立状态。

11、进一步地，支撑部上开设有上下贯穿的调节螺孔，支撑柱的下端设置有外螺纹，支撑柱的下端与调节螺孔螺纹配合，支撑柱的下端中间开设有调节孔；辅升降杆设置为中空结构，辅升降杆内贯穿设置有转动调节杆，转动调节杆能够升降和转动；转动调节杆向上伸出时，转动调节杆的上端伸入调节孔内，转动转动调节杆能够带动支撑柱转动，进而调节支撑柱的高度。

12、本发明还提供一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的方法，采用如上述的设备，包括以下步骤：

13、将拇指安装于检测工位的检测工装上；驱动拇指的指节部弯曲和伸直，通过光线传感器检测指节部弯曲伸直过程中指尖部到达完全弯曲位置和完全伸展位置的时刻，根据到达时刻计算指节部弯曲动作和伸直动作的用时；

14、移动滑座，将支撑柱移动至压力检测位置，驱动指节部竖立并弯曲，使指尖部抵接支撑柱上端的压力传感器，检测指尖部的按压压力。

15、综上所述，本发明具有以下有益效果：

16、通过支撑柱及压力传感器自动采集指尖部按压压力，能够实现指尖力的稳定采集，有利于保证受压测试工况的复现性；支撑柱能够沿让位槽让位避让，在响应时间检测时自动退出检测路径，实现响应时间检测与指尖力检测的一体化。

17、通过光线传感器自动检测指尖部到达完全弯曲位置、完全伸展位置的时刻，计算指节部弯曲动作、伸直动作的用时，能够替代人工秒表计时，提高动作响应时间检测的准确性。

18、通过对称设置两组检测工位，能够同时对左右手两个拇指进行检测；借助支撑座、转动连接件与弹簧的结构，支撑柱受压时能够维持稳定，有利于提高压力检测的准确性；通过限位板形成等臂杠杆结构，两侧拇指的压力经支撑柱传递至限位板两端，能够实现左右手拇指指尖部压力的直接对比，便于判断左右手拇指的指尖力一致性。

1.一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，包括测试台板(1)、检测工装(101)和支撑柱(4)，测试台板(1)上形成有检测工位，检测工位用于安装待检测的拇指(2)；检测工装(101)安装于检测工位，用于安装拇指根部(201)，以实现拇指(2)的安装定位；测试台板(1)上开设有让位槽(102)，支撑柱(4)穿过让位槽(102)向上伸出，支撑柱(4)的上端安装有压力传感器(401)，支撑柱(4)及压力传感器(401)的高度位置与拇指(2)相适配，指节部(202)竖立状态下弯曲时，指尖部(203)能够抵接压力传感器(401)；测试台板(1)的下部安装有滑轨(103)，滑轨(103)上滑动安装有滑座(6)，滑座(6)由滑移驱动器(602)驱动，滑座(6)上安装有支撑座(5)，支撑柱(4)的下端安装于支撑座(5)，滑座(6)能够带动支撑柱(4)沿滑轨(103)移动，使支撑柱(4)沿让位槽(102)让位避让。

2.根据权利要求1所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，还包括光线传感器，光线传感器设置与检测工位，光线传感器用于检测指节部(202)弯曲伸直过程中指尖部(203)的位置。

3.根据权利要求2所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，光线传感器包括光线传感器一(301)、光线传感器二(302)、光线传感器三(303)和光线传感器四(304)；指节部(202)的弯曲伸展动作在水平方向上活动时，光线传感器一(301)与指尖部(203)完全弯曲状态的位置相对应，光线传感器二(302)与指尖部(203)完全伸展状态的位置相对应；指节部(202)的弯曲伸展动作在上下方向上活动时，光线传感器三(303)与指尖部(203)完全弯曲状态的位置相对应，光线传感器四(304)与指尖部(203)完全伸展状态的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，测试台板(1)上对称设置有两组检测工位，设置有两个检测工装(101)，能够同时对两个左右对称的拇指(2)进行检测。

5.根据权利要求4所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，支撑座(5)转动安装于滑座(6)，滑座(6)上固定连接有转动连接件(601)，支撑座(5)通过转动连接件(601)与滑座(6)转动连接；支撑座(5)的两侧分别形成有支撑部(501)和平衡部(502)，支撑柱(4)安装于支撑部(501)的上侧，支撑部(501)及支撑柱(4)能够偏转。

6.根据权利要求5所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，测试台板(1)的下侧通过连接杆固定安装有下底板(7)；下底板(7)的上部安装有限位板(8)，限位板(8)通过升降驱动机构(9)升降调节；限位板(8)处于下降状态时，限位板(8)的上侧与支撑座(5)的支撑部(501)分离，支撑座(5)处于可偏转的活动状态；限位板(8)处于上升状态时，限位板(8)的上侧与支撑部(501)的下表面抵接，支撑座(5)处于平衡状态，支撑柱(4)处于竖直状态。

7.根据权利要求6所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，限位板(8)的中间位置设置有中间铰接部(801)，限位板(8)的两端分别形成有限位支撑部(802)，两个限位支撑部(802)分别支撑两个支撑座(5)的支撑部(501)；升降驱动机构(9)包括主升降器(901)，主升降器(901)固定安装于下底板(7)，主升降器(901)具有主升降杆(902)，主升降杆(902)的上端与中间铰接部(801)转动连接，限位板(8)形成等臂杠杆结构。

8.根据权利要求7所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，升降驱动机构(9)还包括两个辅升降器(903)，两个辅升降器(903)分别安装于下底板(7)的下侧，并分别与两个限位支撑部(802)的下侧相对应；辅升降器(903)具有能够向上伸缩的辅升降杆(904)；辅升降杆(904)收缩时，辅升降杆(904)的上端与限位支撑部(802)分离；辅升降杆(904)伸出时，辅升降杆(904)的上端抵接限位支撑部(802)，限位支撑部(802)再抵接支撑座(5)的支撑部(501)，使支撑柱(4)维持竖立状态。

9.根据权利要求8所述的用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的设备，其特征在于，支撑部(501)上开设有上下贯穿的调节螺孔(504)，支撑柱(4)的下端设置有外螺纹，支撑柱(4)的下端与调节螺孔(504)螺纹配合，支撑柱(4)的下端中间开设有调节孔(402)；辅升降杆(904)设置为中空结构，辅升降杆(904)内贯穿设置有转动调节杆(10)，转动调节杆(10)能够升降和转动；转动调节杆(10)向上伸出时，转动调节杆(10)的上端伸入调节孔(402)内，转动转动调节杆(10)能够带动支撑柱(4)转动，调节支撑柱(4)的高度。

10.一种用于灵巧手大拇指指尖力及响应时间测试的方法，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的设备，包括以下步骤：