一种机器人碰撞保护动量标定装置及方法与流程

本发明属于工业机器人测试，特别涉及一种机器人碰撞保护动量标定装置及方法。

背景技术：

1、工业机器人碰撞保护性能验证过程中，需获取机器人碰撞保护触发负载、触发时刻的动能与动量、最大制动距离等关键参数。现有测试方式下，机器人发生碰撞后的急停响应时间极短，且机器人运行运动速度较高，导致碰撞保护触发瞬间的动能、动量参数难以完成有效测量与标定；若测试选用负载匹配不当，还极易造成工业机器人本体设备受损，给碰撞保护性能测试工作带来较大困难。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人碰撞保护动量标定装置及方法，旨在解决现有工业机器人碰撞保护测试中，因碰撞急停时间短、运动速度快，碰撞触发时的动能、动量难以测量标定，且负载选型无定量依据，易造成机器人设备损坏的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明一方面提供一种机器人碰撞保护动量标定装置，包括滑轮导向组件、牵引绳索及重量可调节负载组件；所述牵引绳索的一端与被测机器人的末端夹手连接，所述牵引绳索的另一端绕经滑轮导向组件换向后，与重量可调节负载组件连接；

4、所述重量可调负载组件包括螺纹拉杆、螺母及若干负载片，所述负载片套设于螺纹拉杆上并通过螺母锁紧固定，通过调整负载片装配数量精准调节测试载荷，模拟机器人碰撞过程的冲击载荷，实现对机器人碰撞保护动量、制动距离参数的定量标定与性能测试。

5、所述重量可调负载组件还包括至少两个储液容器，至少两个储液容器沿周向均布于所述负载片的外侧，且与所述牵引绳索连接，通过所述储液容器盛装不同质量介质，实现小量程负载补偿调节。

6、所述滑轮导向组件包括高位框架、上滑辊、下滑辊及低位框架；所述高位框架安装于测试场地，所述高位框架的顶部装配上滑辊，所述高位框架的底部装配低位框架，所述低位框架上安装有下滑辊，所述下滑辊与低位框架共同围合形成口字型空间，所述牵引绳索穿设于口字型空间内，再绕经上滑辊后连接至所述重量可调负载组件。

7、所述滑轮导向组件包括上滑辊、下滑辊、下滑辊底座、负载约束框及吊钩，其中下滑辊底座设置于测试场地，所述下滑辊底座上设置下滑辊和负载约束框，且下滑辊位于负载约束框顶面以下，所述负载约束框对重量可调负载组件起到导向限位作用；所述吊钩布置于下滑辊的上方，所述上滑辊悬吊安装于所述吊钩上；所述牵引绳索依次经过下滑辊和上滑辊之后连接至所述重量可调负载组件。

8、所述负载片开设有定位孔，所述牵引绳索绕经下滑辊后穿设于定位孔内，所述牵引绳索与定位孔相配合，约束重量可调负载组件升降时的侧向晃动。

9、本发明另一方面提供一种如上所述装置的机器人碰撞保护动量标定方法，包括以下步骤：

10、s1、可调负载组件的负载配置：通过增减堆叠的负载片数量进行大档位负载调节，通过改变储液容器内盛装介质的质量进行小量程负载补偿调节，将可调负载配置至目标测试质量；

11、s2、装置搭建：将牵引绳索的一端连接被测机器人的末端夹手，牵引绳索绕经滑轮导向组件换向，另一端连接重量可调负载组件，使重量可调负载组件处于未悬吊状态；

12、s3、控制被测机器人拉动重量可调负载组件，依据制动距离判断机器人是否触发碰撞保护；

13、s4、依据被测机器人的负载范围与负载曲线，采用二分法迭代测试，重复步骤s1至步骤s3，确定测试所需的目标负载范围，直至测试负载范围缩至触发区间；

14、s5、基于触发急停的负载以及发生制动时的机器人最大运行速度，计算得到机器人碰撞保护的触发动量、触发动能，并实测获取触发制动距离。

15、所述步骤s4中，采用二分法迭代运算确定目标负载范围包括：选取负载范围的中间值进行测试，根据是否触发碰撞保护，将负载范围缩小至触发区间或未触发区间，重复迭代直至负载的下限质量收敛至预设精度。

16、所述步骤s3中，依据制动距离判断机器人是否触发碰撞保护包括：被测机器人按照直线运动规划，由静止加速至最大速度，以最大速度运行设定距离后减速至静止，运行至非触发碰撞保护制动距离；此时牵引绳索由松弛状态切换为张紧状态，重量可调负载组件抬升至非触发动量保护高度；

17、触发碰撞保护对应的制动距离为：被测机器人处于最大速度工况下，牵引绳索张紧瞬间，冲击动量大于碰撞保护触发阈值，机器人软件算法触发碰撞保护运行机制；被测机器人带动牵引绳索继续减速运动至触发动量保护制动距离，同时重量可调负载组件抬升至触发动量保护高度；

18、所述非触发碰撞保护制动距离远大于触发碰撞保护制动距离，所述重量可调负载组件对应的非触发动量保护高度远大于触发动量保护高度。

19、本发明具有以下有益效果及优点：本发明可对机器人急停碰撞保护的动量参数以及碰撞制动距离开展定量分析，辅助选型匹配适配的测试负载，完成机器人碰撞保护动量的标定分析工作。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种机器人碰撞保护动量标定装置，其特征在于，包括滑轮导向组件、牵引绳索（8）及重量可调节负载组件（7）；所述牵引绳索（8）的一端与被测机器人（3）的末端夹手（9）连接，所述牵引绳索（8）的另一端绕经滑轮导向组件换向后，与重量可调节负载组件（7）连接；

2.根据权利要求1所述的机器人碰撞保护动量标定装置，其特征在于，所述重量可调负载组件（7）还包括至少两个储液容器（704），至少两个储液容器（704）沿周向均布于所述负载片（701）的外侧，且与所述牵引绳索（8）连接，通过所述储液容器（704）盛装不同质量介质，实现阶梯范围内负载补偿调节。

3.根据权利要求1所述的机器人碰撞保护动量标定装置，其特征在于，所述滑轮导向组件包括高位框架（4）、上滑辊（5）、下滑辊（6）及低位框架（10）；所述高位框架（4）安装于测试场地（1），所述高位框架（4）的顶部装配上滑辊（5），所述高位框架（4）的底部装配低位框架（10），所述低位框架（10）上安装有下滑辊（6），所述下滑辊（6）与低位框架（10）共同围合形成口字型空间（606），所述牵引绳索（8）穿设于口字型空间（606）内，再绕经上滑辊（5）后连接至所述重量可调负载组件（7）。

4.根据权利要求1所述的机器人碰撞保护动量标定装置，其特征在于，所述滑轮导向组件包括上滑辊（5）、下滑辊（6）、下滑辊底座（11）、负载约束框（13）及吊钩（14），其中下滑辊底座（11）设置于测试场地（1），所述下滑辊底座（11）上设置下滑辊（6）和负载约束框（13），且下滑辊（6）位于负载约束框（13）顶面以下，所述负载约束框（13）对重量可调负载组件（7）起到导向限位作用；所述吊钩（14）布置于下滑辊（6）的上方，所述上滑辊（5）悬吊安装于所述吊钩（14）上；所述牵引绳索（8）依次经过下滑辊（6）和上滑辊（5）之后连接至所述重量可调负载组件（7）。

5.根据权利要求4所述的机器人碰撞保护动量标定装置，其特征在于，所述负载片（701）开设有定位孔（706），所述牵引绳索（8）绕经下滑辊（6）后穿设于定位孔（706）内，所述牵引绳索（8）与定位孔（706）相配合，约束重量可调负载组件（7）升降时的侧向晃动。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述装置的机器人碰撞保护动量标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的机器人碰撞保护动量标定方法，其特征在于，所述步骤s4中，采用二分法迭代运算确定目标负载范围包括：选取负载范围的中间值进行测试，根据是否触发碰撞保护，将负载范围缩小至触发区间，重复迭代直至负载的下限质量收敛至预设精度。

8.根据权利要求6所述的机器人碰撞保护动量标定方法，其特征在于，所述步骤s3中，依据制动距离判断机器人是否触发碰撞保护包括：被测机器人（3）按照直线运动规划，由静止加速至最大速度，以最大速度运行设定距离后减速至静止，运行至非触发碰撞保护制动距离；此时牵引绳索（8）由松弛状态切换为张紧状态，重量可调负载组件（7）抬升至非触发动量保护高度；