專利名稱：機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人關(guān)鍵單元的測(cè)試設(shè)備，尤其涉及一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)。
背景技術(shù)：
[0002]腿足機(jī)器人是一個(gè)串并聯(lián)-多支鏈的非線性系統(tǒng)，其參數(shù)強(qiáng)時(shí)變。在動(dòng)態(tài)步行時(shí)， 機(jī)器人靜不穩(wěn)定，獲取的地形信息存在不確定性。在動(dòng)步態(tài)快速運(yùn)動(dòng)、地形變化和受到外界沖擊時(shí)極易失穩(wěn)。如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在上述情況下的姿態(tài)穩(wěn)定是四足仿生機(jī)器人研制的成敗點(diǎn)。針對(duì)機(jī)器人-地面交互作用的瞬間性和用于交互作用研究的計(jì)算機(jī)視覺(jué)信息的不確定性特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性要求，本實(shí)用新型首次提出一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，該測(cè)試平臺(tái)適用于四足或多足液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人仿生步態(tài)生成中單腿運(yùn)動(dòng)與快速步態(tài)控制，以及機(jī)器人載荷分配、控制力分配、單腿力反饋控制、“離散步態(tài)+ 連續(xù)力控制”姿態(tài)穩(wěn)定控制等多項(xiàng)控制策略的開(kāi)發(fā)與研究。[0003]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102556197A公開(kāi)了 “一種多足步行機(jī)器人單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，該單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械本體和單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制系統(tǒng)組成。單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械本體包括單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架、步行機(jī)器人單腿和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)高度調(diào)節(jié)裝置。單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架由固定支架、滑動(dòng)臺(tái)和傳感器安裝板組組成。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)高度手動(dòng)調(diào)節(jié)。兩個(gè)高度傳感器和一個(gè)水平位移傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架上，測(cè)量機(jī)器人腿和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架的相對(duì)位置。力傳感器安裝在機(jī)器人小腿上，用于測(cè)量步行機(jī)器人單腿與地面之間的作用力。編碼器測(cè)量機(jī)器人腿各個(gè)關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。該單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以獲得實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的高度、步行機(jī)器人單腿在行進(jìn)過(guò)程中臀部的高度變化曲線、步行機(jī)器人單腿的運(yùn)動(dòng)速度?？梢垣@得機(jī)器人單腿與地面之間的作用力，由于機(jī)器人各關(guān)節(jié)伺服電機(jī)輸出力沒(méi)有對(duì)應(yīng)傳感器測(cè)量， 所以該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人位置控制策略的研究，以及基于足底力反饋的以位置控制系統(tǒng)作基礎(chǔ)的阻抗控制的調(diào)試研究。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)地形的模擬，不能用于研究機(jī)器人載荷分配、控制力分配、“離散步態(tài)+連續(xù)力控制”姿態(tài)穩(wěn)定控制等多項(xiàng)控制策略的開(kāi)發(fā)與研究。[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN202188963U公開(kāi)了“一種足式機(jī)器人行走能力試驗(yàn)裝置”使用時(shí)，通過(guò)控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐架可以同時(shí)做出俯仰偏轉(zhuǎn)和橫滾偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在支撐架之上，也能夠做出俯仰偏轉(zhuǎn)和橫滾偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全地形的模擬。該足式機(jī)器人行走能力試驗(yàn)裝置僅僅適用于機(jī)器人整機(jī)試驗(yàn)的地形模擬。不能直接刻畫機(jī)器人與地面的交互， 也不能用于機(jī)器人單腿測(cè)試。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，針對(duì)機(jī)器人-地面交互作用的瞬間性和用于交互作用研究的計(jì)算機(jī)視覺(jué)信息的不確定性特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性要求，提供一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，該測(cè)試平臺(tái)適用于四足或多足液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人仿生步態(tài)生成中單腿運(yùn)動(dòng)與快速步態(tài)控制，以及機(jī)器人載荷分配、控制力分配、單腿力反饋控制、“離散步態(tài)+連續(xù)力控制”姿態(tài)穩(wěn)定控制等多項(xiàng)控制策略的開(kāi)發(fā)與研究。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案[0007]—種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，包括一個(gè)門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成、 一個(gè)機(jī)器人腿連接支架、一個(gè)Stewart平臺(tái)、一個(gè)六維力傳感器、一個(gè)五維測(cè)力平臺(tái)；所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成包含門式支撐架立柱、門式支撐架橫梁、門式支撐架第一底座、門式支撐架第二底座、門式支撐架第一支耳、門式支撐架第二支耳，所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成設(shè)置在X軸方向直線導(dǎo)軌上，所述機(jī)器人腿連接支架設(shè)置在門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成的門式支撐架橫梁上，所述Stewart平臺(tái)倒置安裝在機(jī)器人腿支架的底座上，所述六維力傳感器安裝在Stewart平臺(tái)下表面與機(jī)器人單腿總成之間，機(jī)器人單腿總成下方為中心的地面上安裝五維測(cè)力平臺(tái)。[0008]所述Stewart平臺(tái)內(nèi)部集成伺服控制器、位移傳感器；所述Stewart平臺(tái)能夠提供空間六自由度運(yùn)動(dòng)，所述機(jī)器人腿連接支架通過(guò)機(jī)器人腿連接支架固定在門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成的Z軸方向移動(dòng)支撐架總成上。[0009]所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成包括一個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架總成，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)支撐架總成，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架總成,第一伺服電機(jī)，第二伺服電機(jī)，第三伺服電機(jī)，第四伺服電機(jī)，所述第一、第二、第三、第四伺服電機(jī)都是自帶連接法蘭盤、內(nèi)部集成編碼器；第一伺服電機(jī)固定在與門式支撐架第二底座相連接的門式支撐架第二支耳上，第四伺服電機(jī)固定在與門式支撐架第一底座相連接的門式支撐架第一支耳上，門式支撐架第一底座固定在兩個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊上，第二底座固定在另外兩個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊上。每個(gè)底座與對(duì)應(yīng)的兩個(gè)滑塊通過(guò)螺釘連接。[0010]所述X軸方向移動(dòng)支撐架總成包括兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座，兩個(gè)X軸方向直線導(dǎo)軌，四個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊，兩個(gè)直齒齒輪，兩根直齒齒條；所述X軸方向移動(dòng)支撐架總成的兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座平行，分別固定在地面上，兩根X軸方向直線導(dǎo)軌分別固定在兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座上，每根X軸方向直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)與之配合的X軸方向移動(dòng)滑塊，兩根直齒齒條分別與兩根X軸方向直線導(dǎo)軌平行，也固定在X軸方向移動(dòng)支撐架底座上，與齒條嚙合的直齒齒輪分別與第一伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)相連。[0011]所述Y軸方向移動(dòng)支撐架總成包括門式支撐架第一底座，門式支撐架第一底座上設(shè)置用于支撐第一伺服電機(jī)的門式支撐架第一支耳，門式支撐架第二底座，門式支撐架第二底座上設(shè)置用于支撐第四伺服電機(jī)的門式支撐架第二支耳，兩個(gè)門式支撐架立柱，兩個(gè)門式支撐架橫梁，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)絲杠，四個(gè)Y軸方向移動(dòng)滑塊，兩個(gè)X軸方向直線導(dǎo)軌；所述兩根Y軸方向直線導(dǎo)軌分別固定在兩根門式支撐架橫梁上，每根直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)與之配合的Y軸方向移動(dòng)滑塊；第二伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤安裝在門式支撐架立柱上。Y軸方向移動(dòng)絲杠與第二伺服電機(jī)通過(guò)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器連接，穿過(guò)固定在Z軸方向移動(dòng)支撐架底座上的Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母。[0012]所述Z軸方向移動(dòng)支撐架總成包括，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架底座，兩個(gè)Z軸方向直線導(dǎo)軌，四個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊，一個(gè)第三伺服電機(jī)支撐架，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器，一個(gè)Z軸方向絲杠，一個(gè)Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母；所述Z軸方向移動(dòng)支撐架底座與四個(gè)Y軸方向上移動(dòng)滑塊通過(guò)螺釘連接；兩根Z軸方向直線導(dǎo)軌固定在Z軸方向移動(dòng)支撐架底座上， 每根Z軸方向直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊；第三伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤固定在第三伺服電機(jī)支撐架上3軸方向移動(dòng)絲杠與第三伺服電機(jī)通過(guò)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器連接，穿過(guò)固定在機(jī)器人腿支架側(cè)面支撐板的Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母。機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板固定在四個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊上。[0013]所述機(jī)器人腿連接支架包括，一個(gè)機(jī)器人腿連接支架底座，一個(gè)機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板，一個(gè)Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母；所述機(jī)器人腿連接支架底座與機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板垂直。[0014]所述機(jī)器人單腿總成包括，一個(gè)機(jī)器人腿連接架、一個(gè)機(jī)器人單腿的臀部、一個(gè)機(jī)器人大腿、一個(gè)機(jī)器人小腿、一個(gè)臀部液壓伺服驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)大腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)小腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器；所述機(jī)器人單腿連接架與機(jī)器人單腿的臀部之間通過(guò)臀部液壓伺服驅(qū)動(dòng)器連接，所述機(jī)器人單腿的臀部與機(jī)器人大腿之間通過(guò)大腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器連接，所述機(jī)器人大腿和機(jī)器人小腿之間通過(guò)小腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器連接。[0015]所述液壓伺服驅(qū)動(dòng)器包括，一個(gè)活塞桿、一個(gè)力傳感器、一個(gè)線位移傳感器，一個(gè)電液伺服閥，一個(gè)液壓缸；所述線位移傳感器上設(shè)置液壓缸，液壓缸上設(shè)置電液伺服閥，液壓缸和力傳感器之間通過(guò)活塞桿連接。[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)[0017](I)本實(shí)用新型提出的機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)利用四個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)門式三坐標(biāo)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，模擬機(jī)器人軀干的運(yùn)動(dòng)，并將該運(yùn)動(dòng)信息傳遞給機(jī)器人腿總成。[0018](2)本實(shí)用新型提出的機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)不直接構(gòu)建地面， 但是通過(guò)軀干位姿的控制，將地面信息融入到了機(jī)器人單腿總成的控制中。[0019](3)按照不同的試驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)控制策略，實(shí)現(xiàn)四足或多足機(jī)器人仿生步態(tài)生成中單腿運(yùn)動(dòng)與快速步態(tài)控制試驗(yàn)，以及機(jī)器人載荷分配、控制力分配、單腿力反饋控制、“離散步態(tài)+連續(xù)力控制”姿態(tài)穩(wěn)定控制等試驗(yàn)。為機(jī)器人仿生步態(tài)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)控制、液壓腿足式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)性能評(píng)價(jià)方法的研究提供試驗(yàn)手段。


[0020]圖I為機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)示意圖；[0021]圖2為門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成示意圖；[0022]圖3為門式三坐標(biāo)機(jī)械臂X軸方向移動(dòng)支撐架總成示意圖；[0023]圖4為門式三坐標(biāo)機(jī)械臂Y軸方向移動(dòng)支撐架總成示意圖；[0024]圖5為門式三坐標(biāo)機(jī)械臂Z軸方向移動(dòng)支撐架總成示意圖；[0025]圖6為機(jī)器人腿支撐架示意圖；[0026]圖7為機(jī)器人單腿總成示意圖；[0027]圖8為本實(shí)用新型機(jī)器人單腿總成液壓伺服油缸示意圖。[0028]圖中1.門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成，2.機(jī)器人腿連接支架,3. Stewart平臺(tái)，4.六維力傳感器，5.機(jī)器人單腿總成，6.五維測(cè)力平臺(tái)，7.X軸方向移動(dòng)支撐架總成，8.第一伺服電機(jī)，9.第二伺服電機(jī),10.第三伺服電機(jī),11. Z軸方向移動(dòng)支撐架總成，12. Y軸方向移動(dòng)支撐架總成，13.第四伺服電機(jī)，14. X軸方向移動(dòng)支撐架底座，15. X軸方向直線導(dǎo)軌，16. X 軸方向移動(dòng)滑塊，17.直齒齒輪，18.直齒齒條，19.門式支撐架第一支耳，20.門式支撐架第一底座，21.門式支撐架第二底座，22.門式支撐架第二支耳，23.門式支撐架立柱，24. Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器，25. Y向移動(dòng)絲杠，26. Y軸方向移動(dòng)滑塊，27.門式支撐架橫梁，28. Y軸方向直線導(dǎo)軌，29. Z軸方向直線導(dǎo)軌，30. Z軸方向移動(dòng)滑塊，31.第三伺服電機(jī)支撐架，32. Z 軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器，33. Z軸方向移動(dòng)絲杠，34. Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母，35. Z軸方向移動(dòng)支撐架底座，36.機(jī)器人腿連接支架底座，37.機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板，38. Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母39.小腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器，40.大腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器，41.臀部液壓伺服驅(qū)動(dòng)器，42.機(jī)器人單腿連接架，43.機(jī)器人單腿的臀部，44.機(jī)器人大腿，45.機(jī)器人小腿， 46.力傳感器,47.活塞桿,48.線位移傳感器,49.電液伺服閥。50.液壓缸。
具體實(shí)施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。[0030]一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)包括，一個(gè)門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成I、 一個(gè)機(jī)器人腿連接支架2、一個(gè)Stewart平臺(tái)3 (內(nèi)部集成伺服驅(qū)動(dòng)器，位移傳感器)、一個(gè)六維力傳感器4、一個(gè)機(jī)器人單腿總成5、一個(gè)五維測(cè)力平臺(tái)6。[0031]所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成I包括，一個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架總成7，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)支撐架總成12, —個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架總成11，第一伺服電機(jī)8 (自帶連接法蘭盤，內(nèi)部集成編碼器)，第二伺服電機(jī)9 (自帶連接法蘭盤，內(nèi)部集成編碼器)，第三伺服電機(jī) 10 (自帶連接法蘭盤，內(nèi)部集成編碼器)，第四伺服電機(jī)13 (自帶連接法蘭盤，內(nèi)部集成編碼器)。[0032]所述X軸方向移動(dòng)支撐架總成7包括，兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座14，兩個(gè)X軸方向直線導(dǎo)軌15，四個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊16，兩個(gè)直齒齒輪17，兩根直齒齒條18。[0033]所述Y軸方向移動(dòng)支撐架總成12包括，門式支撐架第一底座20，門式支撐架第一底座20上設(shè)置門式支撐架第一支耳19，門式支撐架第二底座21，門式支撐架第二底座21 上設(shè)置門式支撐架第二支耳22，門式支撐架兩個(gè)立柱23，兩個(gè)門式支撐架橫梁27，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器24，一個(gè)Y軸方向絲杠25，四個(gè)Y軸方向移動(dòng)滑塊26，兩個(gè)Y軸方向直線導(dǎo)軌28。[0034]所述Z軸方向移動(dòng)支撐架總成11包括，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架底座35，兩個(gè)Z 軸方向直線導(dǎo)軌29，四個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊30，一個(gè)第三伺服電機(jī)支撐架31，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器32，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)絲杠33，一個(gè)Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母34。[0035]所述機(jī)器人腿連接支架2包括，一個(gè)機(jī)器人腿連接支架底座36，一個(gè)機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板37，一個(gè)Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母38。[0036]所述機(jī)器人單腿總成5包括，一個(gè)機(jī)器人腿單腿連接架42、一個(gè)機(jī)器人單腿的臀部43、一個(gè)機(jī)器人大腿44、一個(gè)機(jī)器人小腿45、一個(gè)臀部液壓伺服驅(qū)動(dòng)器41、一個(gè)大腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器40、一個(gè)小腿液壓伺服驅(qū)動(dòng)器39。[0037]所述液壓伺服驅(qū)動(dòng)器包括，一個(gè)活塞桿47、一個(gè)力傳感器46、一個(gè)線位移傳感器 48, 一個(gè)電液伺服閥49, 一個(gè)液壓缸50。[0038]門式三坐標(biāo)機(jī)械臂I的兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座14平行，分別固定在地面上，兩根X軸方向直線導(dǎo)軌15分別固定在兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座14上。每根X軸方向直線導(dǎo)軌15上有兩個(gè)與之配合的X軸方向移動(dòng)滑塊16。兩根直齒齒條18分別與兩根 X軸方向直線導(dǎo)軌15平行，也固定在X軸方向移動(dòng)支撐架底座14上。與直齒齒條18嚙合的直齒齒輪17分別與第一伺服電機(jī)8和第四伺服電機(jī)13相連,第一伺服電機(jī)8固定在門式支撐架第二支耳22上，第四伺服電機(jī)13固定在門式支撐架第一支耳19上，門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成I的X軸方向移動(dòng)支撐架底座20固定在兩個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊16上，門式支撐架第二底座21固定在X軸方向移動(dòng)的另外兩個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊16上。每個(gè)門式支撐架底座與對(duì)應(yīng)的兩個(gè)移動(dòng)滑塊通過(guò)螺釘連接。[0039]Y軸方向的兩根直線導(dǎo)軌28分別固定在兩根門式支撐架橫梁27上。每根Y軸方向直線導(dǎo)軌28上有兩個(gè)與之配合的Y軸方向移動(dòng)滑塊26。第二伺服電機(jī)9通過(guò)法蘭盤安裝在門式支撐架立柱23上。Y軸方向移動(dòng)絲杠25與第二伺服電機(jī)9通過(guò)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器24連接，穿過(guò)固定在Z軸方向移動(dòng)支撐架底座35上的Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母34。 Z軸方向移動(dòng)支撐架底座35與四個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊30通過(guò)螺釘連接。兩根Z軸方向直線導(dǎo)軌29固定在Z軸方向移動(dòng)支撐架底座35上，每根Z軸方向直線導(dǎo)軌29上有兩個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊30。第三伺服電機(jī)10通過(guò)法蘭盤固定在第三伺服電機(jī)支撐架31上。Z軸方向移動(dòng)絲杠33與第三伺服電機(jī)10通過(guò)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器32連接，穿過(guò)固定在機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板37的Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母38。機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板37 固定在四個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊30上。能夠提供空間六自由度運(yùn)動(dòng)的Stewart平臺(tái)3倒置安裝在機(jī)器人腿支架底座36上。六維力傳感器4安裝在Stewart平臺(tái)3上表面與機(jī)器人單腿連接架42之間。機(jī)器人單腿總成5下方為中心的地面上安裝五維測(cè)力平臺(tái)6。[0040]機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)工作時(shí)，門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成I第一伺服電機(jī)8和第四伺服電機(jī)13驅(qū)輸出軸分別驅(qū)動(dòng)與其相連的直齒齒輪17與固定在X軸方向移動(dòng)支撐架底座14上直齒齒條18哨合傳動(dòng),其中，第一伺服電機(jī)8和第四伺服電機(jī)13同步，伺服電機(jī)編碼器測(cè)量信息傳遞給伺服控制器，形成機(jī)器人單腿總成5的X軸方向運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制。[0041]當(dāng)?shù)谝凰欧姍C(jī)8與第四伺服電機(jī)13不同步時(shí)，門式支撐架橫梁27受剪切力，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)受力不合理。第二伺服電機(jī)9輸出軸帶動(dòng)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器24、Y軸方向移動(dòng)絲杠25，與Y軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母34帶動(dòng)Z軸方向移動(dòng)支撐架總成11、機(jī)器人腿連接支架 2、Stewart平臺(tái)3、六維力傳感器4、機(jī)器單人腿總成5，沿著Y軸方向移動(dòng)。第二伺服電機(jī)編碼器測(cè)量信息傳遞給伺服控制器，形成機(jī)器人腿總成Y軸方向運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制。[0042]第三伺服電機(jī)10輸出軸帶動(dòng)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器32、Z軸方向移動(dòng)絲杠33轉(zhuǎn)動(dòng)，與Z軸方向移動(dòng)絲杠33配合的Z軸方向絲杠對(duì)應(yīng)的螺母38帶動(dòng)機(jī)器人腿連接支架2、 Stewart平臺(tái)3、六維力傳感器4、機(jī)器單人腿總成5沿著Z軸方向移動(dòng)。第三伺服電機(jī)10 的編碼器測(cè)量信息傳遞給伺服控制器，形成機(jī)器人腿總成5的Z軸方向運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制。[0043]門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成I的運(yùn)動(dòng)模擬多足機(jī)器人軀干的運(yùn)動(dòng)，多足機(jī)器人軀干的運(yùn)動(dòng)信息間接反饋了地面信息，軀干的運(yùn)動(dòng)信息經(jīng)由Stewart平臺(tái)3、六維力傳感器4傳遞給機(jī)器人單腿總成5。[0044]Stewart平臺(tái)3模擬機(jī)器人軀干分配給機(jī)器人單腿總成5的位姿信息，經(jīng)由六維力傳感器4傳遞給機(jī)器人腿總成5，機(jī)器人腿各關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)器按照預(yù)先設(shè)置的控制策略運(yùn)動(dòng)，Stewart平臺(tái)3位移傳感器測(cè)量信息、機(jī)器人腿各伺服驅(qū)動(dòng)器的線位移傳感器48測(cè)量信息與五維測(cè)力平臺(tái)6測(cè)量信息反饋給伺服控制系統(tǒng)，進(jìn)行基于位置的阻抗控制，或者H)控制策略的調(diào)試研究。[0045]Stewart平臺(tái)3模擬機(jī)器人軀干分配給機(jī)器人單腿總成5的力及姿態(tài)信息，經(jīng)由六維力傳感器4傳遞給機(jī)器人腿總成5，機(jī)器人腿各關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)器按照預(yù)先設(shè)置的控制策略運(yùn)動(dòng)，六維力傳感器測(cè)量信息4、機(jī)器人腿各伺服驅(qū)動(dòng)器力傳感器46測(cè)量信息與五維測(cè)力平臺(tái)6測(cè)量信息反饋給伺服控制系統(tǒng)，進(jìn)行基于模型的力控制?；蛘呓Y(jié)合Stewart平臺(tái) 3位移傳感器測(cè)量信息，伺服驅(qū)動(dòng)器位移傳感器48測(cè)量信息，進(jìn)行力位混合控制的研究。[0046]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，包括一個(gè)門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成、一個(gè)機(jī)器人腿連接支架、一個(gè)Stewart平臺(tái)、一個(gè)六維力傳感器、一個(gè)五維測(cè)力平臺(tái)；所述機(jī)器人腿連接支架滑動(dòng)設(shè)置在門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成上，所述Stewart平臺(tái)倒置安裝在機(jī)器人腿連接支架的底座下表面上，所述六維力傳感器安裝在Stewart平臺(tái)下表面上，與六維力傳感器相對(duì)應(yīng)的地面上安裝有五維測(cè)力平臺(tái)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述 Stewart平臺(tái)內(nèi)部集成伺服控制器、位移傳感器；所述Stewart平臺(tái)能夠提供空間六自由度運(yùn)動(dòng)；所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成包括兩個(gè)門式支撐架立柱，兩個(gè)門式支撐架立柱上部通過(guò)門式支撐架橫梁相連，兩門式支撐架立柱下端分別設(shè)置有門式支撐架第一、第二底座，門式支撐架的第一、第二底座上分別設(shè)置有門式支撐架第一、第二支耳。
3.如權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成還包括兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架總成,一個(gè)Y軸方向移動(dòng)支撐架總成，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架總成，所述兩個(gè)門式支撐架第一、第二底座分別滑動(dòng)設(shè)置于兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架總成上，所述Y軸方向移動(dòng)支撐架總成設(shè)置于門式支撐架橫梁上，所述Z軸方向移動(dòng)支撐架總成滑動(dòng)設(shè)置于Y軸方向移動(dòng)支撐架總成上；所述機(jī)器人腿連接支架滑動(dòng)設(shè)置于的Z軸方向移動(dòng)支撐架總成上。
4.如權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述每個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架總成均包括一個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座，一個(gè)X軸方向直線導(dǎo)軌，兩個(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊，一個(gè)直齒齒輪，一根直齒齒條；所述兩個(gè)X軸方向移動(dòng)支撐架底座平行設(shè)置，分別固定在地面上，X軸方向直線導(dǎo)軌固定在X軸方向移動(dòng)支撐架底座上，每根X軸方向直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)與之配合的X軸方向移動(dòng)滑塊，每?jī)蓚€(gè)X軸方向移動(dòng)滑塊分別對(duì)應(yīng)固定安裝于門式支撐架第一、第二底座上；直齒齒條與X軸方向直線導(dǎo)軌平行，也固定在X軸方向移動(dòng)支撐架底座上，與齒條哨合的直齒齒輪分別與第一伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)相連；第一伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)分別設(shè)置于門式支撐架第一、第二支耳上。
5.如權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述Y 軸方向移動(dòng)支撐架總成包括設(shè)置于個(gè)門式支撐架橫梁上的一個(gè)Y軸方向移動(dòng)絲杠和兩個(gè)Y 軸方向直線導(dǎo)軌，一個(gè)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器，四個(gè)Y軸方向移動(dòng)滑塊，兩個(gè)Y軸方向直線導(dǎo)軌；所述門式支撐架橫梁成口字型，Y軸方向移動(dòng)絲杠位于門式支撐架橫梁的中心空腔內(nèi)， 兩個(gè)Y軸方向直線導(dǎo)軌分別平行設(shè)置于門式支撐架橫梁的上下側(cè)邊上；每根直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)與之配合的Y軸方向移動(dòng)滑塊，Y軸方向移動(dòng)滑塊固定安裝于Z軸方向移動(dòng)支撐架上； 第二伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤安裝在門式支撐架立柱上；γ軸方向移動(dòng)絲杠與第二伺服電機(jī)通過(guò)Y軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器連接，Z軸方向移動(dòng)支撐架通過(guò)其底部的螺母旋于Y軸方向移動(dòng)絲杠上。
6.如權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述Z 軸方向移動(dòng)支撐架總成包括一個(gè)Z軸方向移動(dòng)支撐架底座，兩個(gè)Z軸方向直線導(dǎo)軌，四個(gè)Z 軸方向移動(dòng)滑塊，一個(gè)第三伺服電機(jī)支撐架，一個(gè)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器,一個(gè)Z軸方向移動(dòng)絲杠；所述Z軸方向移動(dòng)支撐架底座與四個(gè)Y軸方向移動(dòng)滑塊通過(guò)螺釘連接；兩根Z軸方向直線導(dǎo)軌固定在Z軸方向移動(dòng)支撐架底座上，每根Z軸方向直線導(dǎo)軌上有兩個(gè)Z軸方向移動(dòng)滑塊，Z軸方向移動(dòng)滑塊固定安裝于機(jī)器人腿連接支架上；第三伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤固定在第三伺服電機(jī)支撐架上，第三伺服電機(jī)支撐架固定于Z軸方向移動(dòng)支撐架底座上3軸方向移動(dòng)絲杠與第三伺服電機(jī)通過(guò)Z軸方向移動(dòng)聯(lián)軸器連接，機(jī)器人腿連接支架通過(guò)其底部設(shè)置的螺母旋于Z軸方向移動(dòng)絲杠上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，其特征是，所述機(jī)器人腿連接支架包括一個(gè)機(jī)器人腿連接支架底座，一個(gè)機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板； 所述機(jī)器人腿連接支架底座與機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板垂直連接；所述機(jī)器人腿連接支架側(cè)面支撐板背面上設(shè)有一個(gè)能夠旋于Z軸方向移動(dòng)絲杠上的螺母，以及能夠沿Z軸方向直線導(dǎo)軌移動(dòng)的Z軸方向移動(dòng)滑塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種機(jī)器人單腿總成控制開(kāi)發(fā)性能測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)包括門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成、機(jī)器人腿連接支架、Stewart平臺(tái)、六維力傳感器、機(jī)器人單腿總成、五維測(cè)力平臺(tái);所述Stewart平臺(tái)內(nèi)部集成伺服控制器、位移傳感器；Stewart平臺(tái)倒置安裝在機(jī)器人腿支架的底座上，機(jī)器人單腿總成下方為中心的地面上安裝五維測(cè)力平臺(tái)，機(jī)器人腿連接支架通過(guò)機(jī)器人腿連接支架固定在門式三坐標(biāo)機(jī)械臂總成的Z軸方向移動(dòng)支撐架總成上。該測(cè)試平臺(tái)適用于四足或多足液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人仿生步態(tài)生成中單腿運(yùn)動(dòng)與快速步態(tài)控制，以及機(jī)器人載荷分配、控制力分配、單腿力反饋控制、“離散步態(tài)+連續(xù)力控制”姿態(tài)穩(wěn)定控制多項(xiàng)控制策略的開(kāi)發(fā)與研究。
文檔編號(hào)G05B23/02GK202815586SQ20122048645
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者李貽斌, 王海燕, 阮久宏, 榮學(xué)文 申請(qǐng)人:山東大學(xué)