一种机器人装配夹爪的平衡测试装置的制作方法

1.本发明涉及一种平衡测试装置，尤其涉及一种机器人装配夹爪的平衡测试装置。


背景技术：

2.多关节机械手属于工业机器人中的一种，由于其采用了多样化的驱动系统、感知系统和控制系统，故其具有较高的自由度，能够在一定程度上代替人工进行高效率和高准确率的工业生产，在降低劳动力消耗的同时又能够提高工厂的产能，为工厂制造更多的经济价值。而对于含有装配夹爪的多关节机械手而言，因精度问题就会存在一定的误差而致使装配夹爪产生晃动，同时零部件存在损坏和疲劳等问题时也会造成装配夹爪产生晃动；进而尽可能的降低误差，为了保证其运动过程中其装配夹爪能够保证一定的平稳，避免因为装配夹爪产生晃动或者不平稳而致使所夹取的物体的相对位置发生意外改变而最终无法进行准确的装配，就需要对机器人的夹爪在运动的过程中进行预先模拟测试，然后根据预先模拟测试得到的数据再进行相应的处理，直至平稳性符合要求为止，而传统的较为简陋的测试方法是使用水平尺与装配夹爪进行贴合后通过观察水平尺的来进行平衡性的测试，这种测试方法需要在装配夹爪每次暂停的位置都进行人工观测，不够方便快捷，且装配夹爪在运动到某些空间位置（如较高处或者有空间障碍处）时，不利于测试人员进行观测，从而不利于测试工作的进行，突出了其不足之处。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种机器人装配夹爪的平衡测试装置，以解决上述技术问题。
4.为实现上述目的本发明采用以下技术方案：一种机器人装配夹爪的平衡测试装置，包括上壳体、上水平尺、上蓄电池、电磁铁、上支撑架、上限位槽、上支撑框、上传动环、上支撑环、上支撑杆、上配重块、上红外线发射器、上顶紧台、上砝码、上顶紧螺栓、上接收器、控制部分、辅助部分，所述上壳体前端固定有水平的上水平尺，且后端固定有水平的上蓄电池，所述上壳体顶端左右两部各固定有水平的电磁铁，所述上壳体内壁左下部和右下部各固定有水平的上支撑架，且内壁中部设有两竖直的上限位槽，两所述上限位槽共同插接有竖直的上支撑框，所述上支撑框通过螺栓紧固在上壳体顶端中部，且转动连接有水平的上传动环，所述上传动环前后两部共同转动连接有水平的上支撑环，所述上支撑环中部固定有水平的上支撑杆，且底部固定有竖直的上配重块，所述上支撑杆左右两端各固定有水平的上红外线发射器，且左右两部顶端各设有水平的上顶紧台，所述上支撑杆左右两部各滑动连接有竖直的上砝码，两所述上砝码上部分别贯穿螺纹连接有竖直的上顶紧螺栓，两所述上顶紧螺栓底端能够分别抵于两上顶紧台顶端，且能够沿着上支撑杆进行轴向滑动，所述上壳体左右两部各安装有水平的上接收器，且底部安装有控制部分，所述控制部分安装有辅助部分。
5.在上述技术方案基础上，所述控制部分包括下支撑座、中壳体、散热槽、控制器、中
限位槽、中支撑架、传动轴、蜗轮、步进电机、轴承座、蜗杆、支撑半轨、连接座、支撑轨，两所述上支撑架通过螺栓共同紧固有水平的下支撑座，所述下支撑座底端中部固定有水平的中壳体，所述中壳体左右两部各贯穿有多个向外下方倾斜的散热槽，所述中壳体内壁左部通过螺栓紧固有竖直的控制器，且内壁前后两部各设有竖直的中限位槽，两所述中限位槽共同插接有竖直的中支撑架，所述中支撑架中部转动连接有竖直的传动轴，且通过螺栓紧固在中壳体内壁底端，所述传动轴上部同轴固定有蜗轮，所述中壳体内壁右前端通过螺栓紧固有水平的步进电机，且内壁右后端通过螺栓紧固有水平的轴承座，所述步进电机的转轴同轴固定有水平的蜗杆，且其转轴后部与轴承座相转动连接，所述下支撑座底端左右两部通过螺栓各安装有水平的支撑半轨，两所述支撑半轨前后两部各共同插接有竖直的连接座，两所述连接座左右两部通过螺栓与支撑半轨相连接，两所述支撑半轨通过两连接座共同拼合呈规则的圆环状的支撑轨。
6.在上述技术方案基础上，所述辅助部分包括下壳体、下支撑架、下限位槽、下接收器、下支撑框、下传动环、下支撑环、下支撑杆、下配重块、下红外线发射器、下顶紧台、下砝码、下顶紧螺栓、下盖板、滑动座、下水平尺、下蓄电池，所述支撑轨下方安装有水平的下壳体，所述下壳体内壁左下部和右下部各固定有水平的下支撑架，且内壁中部设有两竖直的下限位槽，所述下壳体左右两部各安装有水平的下接收器，且内壁中部顶端通过螺栓紧固有竖直的下支撑框，所述下支撑框与两下限位槽相插接，且中部转动连接有水平的下传动环，所述下传动环前后两部共同转动连接有水平的下支撑环，所述下支撑环中部固定有水平的下支撑杆，且底部固定有竖直的下配重块，所述下支撑杆左右两端各固定有水平的下红外线发射器，且顶端左右两部各设有水平的下顶紧台，所述下支撑杆左右两部各滑动连接有竖直的下砝码，两所述下砝码上部分别贯穿螺纹连接有竖直的下顶紧螺栓，两所述下顶紧螺栓底端能够抵于两下顶紧台顶端，且能够沿着下支撑杆进行轴向滑动，两所述下支撑架共同安装有下盖板，所述下壳体顶端左右两部通过螺栓各紧固有竖直的滑动座，所述下壳体前端固定有水平的下水平尺，且后端固定有水平的下蓄电池。
7.在上述技术方案基础上，所述上传动环的转动方向所在的轴心为横向水平方向，所述上支撑环的转动方向所在的轴心与上传动环的转动方向所在的轴心在水平面内呈九十度垂直，所述上支撑杆在上砝码和上配重块的重力作用下能够间接带动上传动环沿着上支撑框进行转动直至上配重块保持竖直状态为止，所述上支撑杆在上砝码的杠杆作用力下能够以上支撑环的转动轴心为轴心进行上下摆动，两所述上红外线发射器跟随上支撑杆上下移动的过程中能够与两上接收器和上水平尺相平行，所述传动轴底部通过平键与下壳体上下滑动连接，所述蜗轮与蜗杆相啮合，所述支撑轨所在的轴心与传动轴的轴心共轴，所述下传动环能够在下支撑框内前后转动，所述下支撑环能够在下传动环内左右转动，所述下支撑杆在下砝码和下配重块的重力作用下能够间接带动下传动环沿着下支撑框进行转动直至下配重块保持竖直状态为止，所述下支撑杆在下砝码的杠杆作用力下能够以下支撑环的转动轴心为轴心进行上下摆动，两所述下红外线发射器跟随下支撑杆上下移动的过程中能够与两下接收器和下水平尺相平行，两所述滑动座能够沿着支撑轨进行圆环状的水平滑动。
8.在上述技术方案基础上，两所述电磁铁的顶端面共面，所述上蓄电池、电磁铁、上红外线发射器、上接收器、控制器、步进电机、下接收器、下红外线发射器和下蓄电池相电性
连接，两所述上红外线发射器所发射的红外线能够同时被两上接收器同时接收，两所述下红外线发射器所发射的红外线能够同时被两下接收器同时接收，所述控制器内置无线电传输模块，所述控制器在接收特定无线电信号后能够控制步进电机进行正反转动，所述步进电机每转动一个步距角通过蜗杆与蜗轮的啮合能够带动传动轴转动九十度，所述传动轴在转动时通过平键能够带动下壳体进行同步转动，所述下壳体在进行水平转动时能够带动滑动座沿着支撑轨水平滑动。
9.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过控制器控制步进电机进行正反转动能够间接带动下壳体相较于上壳体进行水平转动，从而能够使得上壳体和下壳体同处于横向水平状态或者处于水平相互垂直状态，而跟随上壳体和下壳体同处于横向水平的上接收器和下接收器配合趋于横向水平的上红外线发射器和下红外线发射器能够对该处是否处于横向水平进行双重判断，从而使得测试结果更加准确，而跟随上壳体和下壳体处于垂直交叉的上接收器和下接收器配合趋于横向水平的上红外线发射器和趋于纵向水平的下红外线发射器能够对该处是否处于横向水平和纵向水平即是否完全处于水平状态进行判断，而在对运动行程中任意一处的装配夹爪的平稳性进行测试时均能够利用上接收器、上红外线发射器、下接收器、下红外线发射器与控制器进行快速准确的判断并对结果进行无线传输，避免了测试人员需要频繁观测所造成的不便和繁琐，更加有利于平衡测试的进行。
附图说明
10.图1为本发明的结构示意图。
11.图2为本发明下支撑座与上壳体的配合示意图。
12.图3为本发明上砝码与上支撑杆的配合示意图。
13.图4为本发明中支撑架与中壳体的配合示意图。
14.图5为本发明下盖板与下壳体的配合示意图。
15.图6为本发明支撑框、传动环和支撑环的配合示意图。
16.图7为本发明的工作示意图。
17.图中：1、上壳体，2、上水平尺，3、上蓄电池，4、电磁铁，5、上支撑架，6、上限位槽，7、上支撑框，8、上传动环，9、上支撑环，10、上支撑杆，11、上配重块，12、上红外线发射器，13、上顶紧台，14、上砝码，15、上顶紧螺栓，16、上接收器，17、控制部分，18、辅助部分，19、下支撑座，20、中壳体，21、散热槽，22、控制器，23、中限位槽，24、中支撑架，25、传动轴，26、蜗轮，27、步进电机，28、轴承座，29、蜗杆，30、支撑半轨，31、连接座，32、支撑轨，33、下壳体，34、下支撑架，35、下限位槽，36、下接收器，37、下支撑框，38、下传动环，39、下支撑环，40、下支撑杆，41、下配重块，42、下红外线发射器，43、下顶紧台，44、下砝码，45、下顶紧螺栓，46、下盖板，47、滑动座，48、下水平尺，49、下蓄电池。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
19.如图1-图7所示，一种机器人装配夹爪的平衡测试装置，包括上壳体1、上水平尺2、上蓄电池3、电磁铁4、上支撑架5、上限位槽6、上支撑框7、上传动环8、上支撑环9、上支撑杆
10、上配重块11、上红外线发射器12、上顶紧台13、上砝码14、上顶紧螺栓15、上接收器16、控制部分17、辅助部分18，所述上壳体1前端固定有水平的上水平尺2，且后端固定有水平的上蓄电池3，所述上水平尺用于间接确定上壳体1是否处于水平，所述上壳体1顶端左右两部各固定有水平的电磁铁4，所述上壳体1内壁左下部和右下部各固定有水平的上支撑架5，且内壁中部设有两竖直的上限位槽6，两所述上限位槽6共同插接有竖直的上支撑框7，所述上限位槽6用于对上支撑框7的左右位置进行辅助限定，从而避免上支撑框7相对上壳体产生左右晃动，所述上支撑框7通过螺栓紧固在上壳体1顶端中部，且转动连接有水平的上传动环8，所述上传动环8前后两部共同转动连接有水平的上支撑环9，所述上支撑环9中部固定有水平的上支撑杆10，且底部固定有竖直的上配重块11，所述上配重块11用于辅助上支撑环9能够趋于竖直状态，所述上支撑杆10左右两端各固定有水平的上红外线发射器12，且左右两部顶端各设有水平的上顶紧台13，所述上顶紧台13用于提高与上顶紧螺栓15的接触面积，从而更加有利于通过上顶紧螺栓15抵于上顶紧台13上来限定上砝码14相较于上支撑杆10的轴向位置，所述上支撑杆10左右两部各滑动连接有竖直的上砝码14，两所述上砝码14上部分别贯穿螺纹连接有竖直的上顶紧螺栓15，两所述上顶紧螺栓15底端能够分别抵于两上顶紧台13顶端，且能够沿着上支撑杆10进行轴向滑动，从而能够利用杠杆原理保证上支撑杆10趋于水平，所述上壳体1左右两部各安装有水平的上接收器16，且底部安装有控制部分17，所述控制部分17安装有辅助部分18。
20.所述控制部分17包括下支撑座19、中壳体20、散热槽21、控制器22、中限位槽23、中支撑架24、传动轴25、蜗轮26、步进电机27、轴承座28、蜗杆29、支撑半轨30、连接座31、支撑轨32，两所述上支撑架5通过螺栓共同紧固有水平的下支撑座19，所述下支撑座19底端中部固定有水平的中壳体20，所述中壳体20左右两部各贯穿有多个向外下方倾斜的散热槽21，所述中壳体20内壁左部通过螺栓紧固有竖直的控制器22，且内壁前后两部各设有竖直的中限位槽23，两所述中限位槽23共同插接有竖直的中支撑架24，所述中限位槽23用于辅助限定中支撑架24相较于中壳体20的左右位置，从而避免其中支撑架24相较于中壳体20产生左右晃动，所述中支撑架24中部转动连接有竖直的传动轴25，且通过螺栓紧固在中壳体20内壁底端，所述传动轴25上部同轴固定有蜗轮26，所述中壳体20内壁右前端通过螺栓紧固有水平的步进电机27，且内壁右后端通过螺栓紧固有水平的轴承座28，所述步进电机27的转轴同轴固定有水平的蜗杆29，且其转轴后部与轴承座28相转动连接，从而以此对步进电机27的转轴进行辅助支撑，保证蜗杆29在转动时的位置稳定，所述下支撑座19底端左右两部通过螺栓各安装有水平的支撑半轨30，两所述支撑半轨30前后两部各共同插接有竖直的连接座31，两所述连接座31左右两部通过螺栓与支撑半轨30相连接，从而对支撑半轨30的位置进行再次限定，保证支撑半轨30拼合后的位置稳定，避免引起支撑半轨30位置发生变化而造成与滑动座47的滑动不畅，两所述支撑半轨30通过两连接座31共同拼合呈规则的圆环状的支撑轨32。
21.所述辅助部分18包括下壳体33、下支撑架34、下限位槽35、下接收器36、下支撑框37、下传动环38、下支撑环39、下支撑杆40、下配重块41、下红外线发射器42、下顶紧台43、下砝码44、下顶紧螺栓45、下盖板46、滑动座47、下水平尺48、下蓄电池49，所述支撑轨32下方安装有水平的下壳体33，所述下壳体33内壁左下部和右下部各固定有水平的下支撑架34，且内壁中部设有两竖直的下限位槽35，所述下壳体33左右两部各安装有水平的下接收器
36，且内壁中部顶端通过螺栓紧固有竖直的下支撑框37，所述下支撑框37与两下限位槽35相插接，所述下限位槽35用于对下支撑框37的左右位置进行辅助限定，避免下支撑框37相较于下壳体33产生左右晃动，所述下支撑框37中部转动连接有水平的下传动环38，所述下传动环38前后两部共同转动连接有水平的下支撑环39，所述下支撑环39中部固定有水平的下支撑杆40，且底部固定有竖直的下配重块41，所述下配重块41用于辅助下支撑环39趋于竖直状态，所述下支撑杆40左右两端各固定有水平的下红外线发射器42，且顶端左右两部各设有水平的下顶紧台43，所述下顶紧台43用于提高与下顶紧螺栓45的接触面积，从而更加有利于通过下顶紧螺栓45抵于下顶紧台43上来限定下砝码44相较于下支撑杆40的轴向位置，所述下支撑杆40左右两部各滑动连接有竖直的下砝码44，两所述下砝码44上部分别贯穿螺纹连接有竖直的下顶紧螺栓45，两所述下顶紧螺栓45底端能够抵于两下顶紧台43顶端，且能够沿着下支撑杆40进行轴向滑动，从而能够利用杠杆原理保证下支撑杆40趋于水平，两所述下支撑架34共同安装有下盖板46，所述下壳体33顶端左右两部通过螺栓各紧固有竖直的滑动座47，所述下壳体33前端固定有水平的下水平尺48，且后端固定有水平的下蓄电池49，所述下水平尺48用于间接确定下壳体33是否处于水平状态。
22.所述上传动环8的转动方向所在的轴心为横向水平方向，所述上支撑环9的转动方向所在的轴心与上传动环8的转动方向所在的轴心在水平面内呈九十度垂直，所述上支撑杆10在上砝码14和上配重块11的重力作用下能够间接带动上传动环8沿着上支撑框7进行转动直至上配重块11保持竖直状态为止，所述上支撑杆10在上砝码14的杠杆作用力下能够以上支撑环9的转动轴心为轴心进行上下摆动，两所述上红外线发射器12跟随上支撑杆10上下移动的过程中能够与两上接收器16和上水平尺2相平行，所述传动轴25底部通过平键与下壳体33上下滑动连接，所述蜗轮26与蜗杆29相啮合，蜗轮26与蜗杆29的啮合，一方面能够将步进电机27的高转速转换为蜗轮26的低转速，从而降低下壳体33的水平转动速度，避免在惯性的作用下因速度过快而造成零部件损伤，同时又能够利用蜗轮26相较于蜗杆29无法主动转动的特点来避免下壳体33的意外转动，所述支撑轨32所在的轴心与传动轴25的轴心共轴，所述下传动环38能够在下支撑框37内前后转动，所述下支撑环39能够在下传动环38内左右转动，所述下支撑杆40在下砝码44和下配重块41的重力作用下能够间接带动下传动环38沿着下支撑框37进行转动直至下配重块41保持竖直状态为止，所述下支撑杆40在下砝码44的杠杆作用力下能够以下支撑环39的转动轴心为轴心进行上下摆动，两所述下红外线发射器42跟随下支撑杆40上下移动的过程中能够与两下接收器36和下水平尺48相平行，两所述滑动座47能够沿着支撑轨32进行圆环状的水平滑动，从而保证下壳体33在水平转动过程中的平稳性。
23.两所述电磁铁4的顶端面共面，所述上蓄电池3、电磁铁4、上红外线发射器12、上接收器16、控制器22、步进电机27、下接收器36、下红外线发射器42和下蓄电池49相电性连接，两所述上红外线发射器12所发射的红外线能够同时被两上接收器16同时接收，两所述下红外线发射器42所发射的红外线能够同时被两下接收器36同时接收，所述控制器22内置无线电传输模块，所述控制器22在接收特定无线电信号后能够控制步进电机27进行正反转动，所述步进电机27每转动一个步距角通过蜗杆29与蜗轮26的啮合能够带动传动轴25转动九十度，所述传动轴25在转动时通过平键能够带动下壳体33进行同步转动，所述下壳体33在进行水平转动时能够带动滑动座47沿着支撑轨32水平滑动。
24.本发明的工作原理：初始状态下，上壳体1和下壳体33相互平行且处于水平状态，上支撑杆10和下支撑杆40在上砝码14和下砝码44的杠杆作用力下也处于水平状态，通过电磁铁4将上壳体1呈横向水平吸合在装配夹爪的某一水平面上，该水平面应当是机器人在动作过程中在理论上应当保持完全水平的平面，先通过外界的无线电传输装置发射特定无线电信号，控制器22接收到此信号控制步进电机27正转一个步距角，从而利用蜗杆29与蜗轮26的啮合带动传动轴25以及下壳体33水平正转九十度，此时在理论上应当是上壳体1处于横向水平，下壳体33处于纵向水平，然后通过观测上水平尺2和下水平尺48确定上壳体1和下壳体33的实际状态是否符合理论状态，当与理论状态不符即表明电磁铁4磁性吸合的位置不水平应当另行选择其它吸合平面，而当与理论状态相符合时，两上红外线发射器12发射水平横向红外线被两接收器所接收，两下红外线发射器42发射水平纵向红外线被两红外线发射器所接收，此时即可控制多关节机械手进行实际生产中的相关动作进行测试，由于理论上上壳体1安装位置所在的平面是应当水平的，故在运动的过程中任一一处暂停时，下壳体33间接跟随上壳体1应当处于水平状态，而上红外线发射器12和下红外线发射器42则在重力和杠杆力的作用下应当最终趋于水平状态，故此时的上接收器16和下接收器36均能够接收到红外线，此时即可证明处于该处的装配夹爪的位置是完全水平的，而当上接收器16无法接收到信号时，即表明上壳体1未处于横向水平，即表明该处在以纵轴为轴心上产生了上下偏移，而当下接收器36无法接收到信号时，即表明下壳体33未处于纵向水平，即表明该处在以横轴为轴心上产生了上下偏移，而通过控制器22控制步进电机27进行正反转动，即可控制上壳体1与下壳体33同处于横向水平状态或者垂直交叉状态，而处于相互平行的上壳体1和下壳体33则仅能够进行横向的水平判断，即上红外线发射器12发射横向水平红外线被上接收器16进行接收，下红外线发射器42发射横向水平红外线也被下接收器36进行接收，从而根据上接收器16和下接收器36是否接收到红外线来对该处是否处于横向水平进行双重判断，从而以此实现更加准确的平衡测试。
25.以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。