[0003] 本发明的目的在于提供一种软体节肢机器人关节测试装置及测试方法。
[0004] 本发明一种软体节肢机器人关节测试装置，包括第一滑轮、夹持机构、第一传动绳、第一质量块和测距传感器。所述的夹持机构包括基座、支架和夹具。所述的基座与机架固定。所述支架的一端与基座固定，另一端与夹具内的壳体固定。
[0005] 所述的夹具包括壳体、环形气囊和中心定位组件。壳体上开设有中心孔。壳体的中心孔的中间孔段内设置有环形气囊。所述的中心定位组件包括环形中心盘、扇片、连杆和环形调节转盘。环形中心盘与环形调节转盘同轴设置。n根连杆的一端均与环形调节转盘铰接。n片扇片均与环形中心盘铰接。n片扇片与n根连杆的另一端分别铰接。
[0006] 所述的中心定位组件共有两个。两个中心定位组件分别位于壳体的两端。两个中心定位组件内的环形中心盘均与壳体固定。两个中心定位组件内的环形调节转盘均与壳体构成转动副。
[0007] 所述的第一滑轮支承在机架上。第一传动绳绕过第一滑轮。第一传动绳的一端与第一质量块固定。测距传感器位于第一质量块的正下方，且检测头朝向第一质量块。
[0008] 作为优选，本发明一种软体节肢机器人关节测试装置还包括第二滑轮、第二质量块和第二传动绳。两个第二滑轮均支承在机架上。第二传动绳绕过第二滑轮。第二传动绳的两端与第一质量块、第二质量块分别固定。第一质量块与第二质量块的重量相同。
[0009] 作为优选，本发明一种软体节肢机器人关节测试装置还包括软体节肢机器人关节和机器人驱动机构。软体节肢机器人关节包括外部骨架、内部气囊和弹性带。外部骨架呈V形，由两根关节臂组成。两根关节臂的连接处设置有柔性铰链。两根关节臂均的材质均为机聚合物。两根关节臂的连接处内侧设置有内部气囊。弹性带的两端与两根关节臂的中部分别固定；所述的机器人驱动机构包括注射泵和压力传感器。注射泵的输出口与压力传感器的检测口及内部气囊的通气口均连通。
[0010] 作为优选，所述壳体的中心孔呈两端大中间小的阶梯孔状。两个中心定位组件内的环形中心盘分别嵌入壳体中心孔两端的孔段并与壳体固定。
[0011] 作为优选，所述壳体的两端端面均开设有m个螺纹孔。位于壳体同一端的m个螺纹孔沿壳体中心孔轴线的周向均布。环形调节转盘上开设有沿自身轴线周向均布的m个圆弧槽。各圆弧槽的圆心均在环形调节转盘的轴线上。环形中心盘上的m个圆弧槽与壳体对应端面上的m个螺纹孔分别对齐。m个调节螺栓分别穿过m个圆弧槽，并与m个螺纹孔构成螺旋副。
[0012] 作为优选，所述的扇片呈钝角三角形状。扇片的钝角均位于钝角对边远离环形中心盘中心轴线的一侧。同一中心定位组件内的n片扇片的钝角对边合围成一个正n边形。
[0013] 该软体节肢机器人关节测试装置的测试方法的关节效率测试方法具体如下：
[0014] 步骤一、将被测软体节肢机器人关节的一根关节臂装夹到夹具上。将第一传动绳远离第一质量块的那端与被测软体节肢机器人关节的另一根关节臂固定。向被测软体节肢机器人关节注入流体介质，并持续检测被测软体节肢机器人内压力P，记录压力P随注入流体体积V的变化量，确定压力P关于V的函数关系式P(V)。同时，测距传感器检测在注液过程中第一质量块的位移Δh。
[0015] 步骤二、计算输入软体节肢机器人关节的能量(功) 计算第一质量块增加的势能W＝m·g·Δh。其中，m为第一质量块的质量；g为重力加速度。
[0016] 步骤三、计算软体节肢机器人关节的效率η＝W/Q×100％。
[0017] 该软体节肢机器人关节测试装置的关节夹角、角速度及转矩测试方法如下：
[0018] 步骤一、将被测软体节肢机器人关节的一根关节臂装夹到夹具上。将第一传动绳远离第一质量块的那端与被测软体节肢机器人关节的另一根关节臂固定。同时设置第一质量块和第二质量块，使得被测软体节肢机器人关节空载。向被测软体节肢机器人关节注入流体介质，并持续检测被测软体节肢机器人内压力P，记录压力P随注入流体体积V的变化量，确定压力P关于V的函数关系式P(V)。建立输入软体节肢机器人关节的能量关于V的函数关系式 同时，测距传感器检测在注液过程中第一质量块的位移Δh。
[0019] 步骤二、建立第一质量块的位移Δh与关节夹角α的关系式如式(1)所示。
[0020]
[0021] 式(1)中，a为软体节肢机器人关节的柔性铰链转动中心到第一传动绳端部的距离；b为连接软体节肢机器人关节第一传动绳端部到第一滑轮的距离；θ为软体节肢机器人关节内压力为零时两关节臂的夹角。
[0022] 根据式(1)，确定关节夹角α随Δh的变化曲线。从而得到在注液过程中关节夹角α与时间t的关系曲线。根据函数关系式Q(V)和注入流体体积V的关系曲线，得到输入到软体节肢机器人关节的能量Q与时间t的关系曲线。
[0023] 步骤三、对关节夹角α与时间t的关系曲线进行求导，得到软体节肢机器人关节的角速度关于时间t的函数关系式nΔ(t)。
[0024] 步骤四、对输入到软体节肢机器人关节的能量Q与时间t的关系曲线进行求导，得到软体节肢机器人关节在不同时刻的瞬时输入功率关于时间t的函数关系式PΔ(t)。
[0025] 步骤五、计算软体节肢机器人关节的瞬时转矩
[0026] 该软体节肢机器人关节测试装置的气囊承压极限测试方法如下：
[0027] 步骤一、将软体节肢机器人关节装夹到夹具上，且不设第一质量块，使得软体节肢机器人关节空载。控制注射泵匀速地对内部气囊注入流体介质，压力传感器检测内部气囊中的压强P，直到气囊被充爆，记录最大压强Pmax。
[0028] 步骤二、更换软体节肢机器人关节，并重新执行步骤一。重复执行步骤一s次后进入步骤三。
[0029] 步骤三、取s次试验所得最大压强的均值作为气囊的最大承压值。取最大承压值的.倍作为安全压力极限值。
[0030] 作为优选，将软体节肢机器人关节装夹到夹具的方法如下：
[0031] 步骤一、转动环形调节转盘，使得n片扇片中间的空隙增大。
[0032] 步骤二、将软体节肢机器人关节的关节臂穿过两个中心定位组件。转动环形调节转盘，使得各扇片均与软体节肢机器人关节的关节臂接触。
[0033] 步骤三、将环形调节转盘与壳体固定；之后对环形气囊充气，使其向中心膨胀，从而夹持住软体节肢机器人关节。
[0034] 本发明具有的有益效果是：
[0035] 1、本发明能够测试软体节肢机器人单个关节的承压范围、关节伸展角度以及角速度、传动效率、关节转矩等一些性能。
[0036] 2、本发明中夹持机构采用气动的方式进行夹持，通过对气囊充气来实现对软体节肢机器人关节的夹持固定，很好的适应了软体节肢机器人关节材料柔软的特性。
[0037] 3、本发明中中心定位组件能够对不同直径的软体节肢机器人关节进行中心定位。
[0038] 4、本发明软体节肢机器人关节测试装置，结构简单，检测功能齐全。
