技術(shù)特征：

1.機(jī)器人走柔性鋼絲繩實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，包括左、右相同且對(duì)稱的兩個(gè)支撐架(1)以及左、右相同且對(duì)稱設(shè)于左、右支撐架(1)上的柔性鋼絲繩牽拉機(jī)構(gòu)(12)，其特征在于：

①、各柔性鋼絲繩牽拉機(jī)構(gòu)(12)包括十字軸(3)，所述十字軸(3)的上、下軸端通過(guò)上、下軸承座(4)安裝于十字軸豎軸架(5)內(nèi)，十字軸(3)的左、右軸端通過(guò)左、右軸承座(4)安裝于十字軸橫軸架(6)內(nèi)，所述十字軸橫軸架(6)上安裝有檢測(cè)柔性鋼絲繩(2)拉力值并將其轉(zhuǎn)化為柔性鋼絲繩(2)伸長(zhǎng)量的拉力傳感器(7)；

②、左、右十字軸豎軸架(5)固定安裝于左、右支撐架(1)上，所述柔性鋼絲繩(2)拉緊在左、右拉力傳感器(7)之間；

③、所述十字軸橫軸架(6)上設(shè)有檢測(cè)其上、下擺動(dòng)角度的絕對(duì)編碼器(8)和檢測(cè)其上、下擺動(dòng)速度的增量編碼器(9)；

④、所述十字軸豎軸架(5)上設(shè)有檢測(cè)十字軸橫軸架(6)左、右擺動(dòng)角度的絕對(duì)編碼器(8)和檢測(cè)十字軸橫軸架(6)左、右擺動(dòng)速度的增量編碼器(9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人走柔性鋼絲繩實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于：左、右十字軸豎軸架(5)為開(kāi)口相對(duì)的U形豎框，所述十字軸(3)的上、下軸端通過(guò)上、下軸承座(4)安裝于U形豎框的上、下框板上；左、右十字軸橫軸架(6)為開(kāi)口相背的U形橫框，左、右軸端于十字軸豎軸架(5)外并通過(guò)左、右軸承座(4)安裝于U形橫框的左、右框板上；左、右拉力傳感器(7)分別安裝于左、右U形橫框相對(duì)的框板上。

3.機(jī)器人走柔性鋼絲繩測(cè)試方法，其特征在于采用了如根據(jù)權(quán)利要求1或2的機(jī)器人走柔性鋼絲繩實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，其測(cè)試步驟如下：

①、所述柔性鋼絲繩(2)左、右端(S1、S2)的距離設(shè)為L(zhǎng)，柔性鋼絲繩(2)的剛度系數(shù)設(shè)為K；

a、將柔性鋼絲繩(2)拉緊并處于水平狀態(tài)，在柔性鋼絲繩(2)上選取一點(diǎn)W，并測(cè)出點(diǎn)W與S1的距離位置為L(zhǎng)1；

b、將一質(zhì)量為M的物體固定并懸掛在W點(diǎn)而使柔性鋼絲繩(2)產(chǎn)生變形，靜止?fàn)顟B(tài)下的柔性鋼絲繩(2)只在Z軸方向產(chǎn)生變形，此時(shí)可通過(guò)左、右十字軸橫軸架(6)上的絕對(duì)編碼器(8)測(cè)得W點(diǎn)左、右兩邊柔性鋼絲繩(2)的變形角度θ1和θ2，已知一邊L和兩個(gè)角度θ1和θ2后，即可構(gòu)造三角形S1S2P，可得三角形的三邊長(zhǎng)度分別為A、B、L；

c、再對(duì)W點(diǎn)進(jìn)行受力分析，重力Mg與W點(diǎn)左右兩邊的柔性鋼絲繩(2)的拉力平衡，而W點(diǎn)左、右兩邊的鋼絲繩(2)的拉力值可通過(guò)胡可定律表示為(A-L1)K、(B-(L-L1))K，根據(jù)平行四邊形法則得出方程即可解得柔性鋼絲繩(2)的剛度系數(shù)K，并將柔性鋼絲繩(2)左、右端的拉力傳感器(7)測(cè)得的數(shù)值D1與D2分別與(A-L1)K和(B-(L-L1))K進(jìn)行比較驗(yàn)證；

②、無(wú)論走鋼絲機(jī)器人11是一點(diǎn)還是多點(diǎn)與柔性鋼絲繩(2)接觸，由于走鋼絲機(jī)器人11的跨度相對(duì)L來(lái)說(shuō)很小，所以均假設(shè)走鋼絲機(jī)器人11只有一點(diǎn)P與柔性鋼絲繩(2)接觸；

a、在S1處建立鋼絲繩坐標(biāo)系E1，在S2處建立鋼絲繩坐標(biāo)系E2，并且假設(shè)初始時(shí)，鋼絲繩坐標(biāo)系E1與鋼絲繩坐標(biāo)系E2均與大地坐標(biāo)系E0平行，而大地坐標(biāo)系E0的Y軸與柔性鋼絲繩(2)初始狀態(tài)平行且Z軸與水平地面垂直；

b、當(dāng)走鋼絲機(jī)器人11在柔性鋼絲繩(2)上行走時(shí)，可通過(guò)左邊十字軸豎軸架(5)上絕對(duì)編碼器8測(cè)得鋼絲繩坐標(biāo)系E1繞大地坐標(biāo)系E0的Z軸旋轉(zhuǎn)的角度Q1，并通過(guò)左邊十字軸橫軸架(6)上的絕對(duì)編碼器8測(cè)得鋼絲繩坐標(biāo)系坐標(biāo)系E1繞大地坐標(biāo)系E0的X軸旋轉(zhuǎn)的角度Q2，同時(shí)可通過(guò)右邊十字軸豎軸架(5)上絕對(duì)編碼器8測(cè)得鋼絲繩坐標(biāo)系E2繞大地坐標(biāo)系E0的Z軸旋轉(zhuǎn)的角度Q3，并通過(guò)右邊十字軸橫軸架(6)上的絕對(duì)編碼器8測(cè)得鋼絲繩坐標(biāo)系E2繞大地坐標(biāo)系E0的X軸旋轉(zhuǎn)的角度Q4；

c、假設(shè)柔性鋼絲繩(2)始終處于拉緊狀態(tài)并不會(huì)折疊，所以鋼絲繩坐標(biāo)系E1和鋼絲繩坐標(biāo)系E2繞大地坐標(biāo)系E0的Y軸旋轉(zhuǎn)的角度為0，至此，鋼絲繩坐標(biāo)系E1和鋼絲繩坐標(biāo)系E2均完成了一次繞固定坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換，由旋轉(zhuǎn)變換公式RPY(α，β，γ)＝Rot(Z，γ)Rot(Y，β)Rot(X，α)可計(jì)算出鋼絲繩坐標(biāo)系E1和鋼絲繩坐標(biāo)系E2轉(zhuǎn)動(dòng)后的姿態(tài)矩陣

$R01=\left[\begin{array}{ccc}\cos Q1& -\cos Q2\sin Q1& \sin Q1\sin Q2\\ \sin Q1& \cos Q1\cos Q2& -\cos Q1\sin Q2\\ 0& \sin Q2& \cos Q2\end{array}\right]$

和

$R02=\left[\begin{array}{ccc}\cos Q3& -\cos Q4\sin Q3& \sin Q3\sin Q4\\ \sin Q3& \cos Q3\cos Q4& -\cos Q3\sin Q4\\ 0& \sin Q4& \cos Q4\end{array}\right];$

d、姿態(tài)矩陣R01和R02的第二列V1＝(-cosQ2sinQ1，cosQ1cosQ2，sinQ2)和V2＝(-cosQ4sinQ3，cosQ3cosQ4，sinQ4)即為變換后鋼絲繩坐標(biāo)系E1和鋼絲繩坐標(biāo)系E2的Y軸在大地坐標(biāo)系E0下的方向向量，同時(shí)也是柔性鋼絲繩(2)變形后P點(diǎn)兩邊柔性鋼絲繩(2)的方向向量，另外，假設(shè)S1與S2的連線方向向量為V3＝(0，L，0)，顯然，V3與V1和V2在同一平面，即可得到方程(V1×V2)·V3＝0，該方程(1)中的Q1、Q2、Q3、Q4均為編碼器測(cè)得的已知參數(shù)，所以該方程可用于驗(yàn)證作用；

③、假設(shè)S1與S2在大地坐標(biāo)系E0下的坐標(biāo)為(0，0，0)和(0，L，0)，P在大地坐標(biāo)系E0下的坐標(biāo)為(XP，YP，ZP)，因此可得P點(diǎn)兩邊柔性鋼絲繩(2)的方向向量在大地坐標(biāo)系E0下也可表示為VV1＝(XP，YP，ZP)和VV2＝(-XP，L-YP，-ZP)，而柔性鋼絲繩(2)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為四種：

a、當(dāng)Q1、Q2、Q3、Q4均不為0時(shí)，柔性鋼絲繩(2)在X軸與Z軸方向上均有變形；

b、當(dāng)Q1和Q3為0而Q2和Q4不為0時(shí)，即柔性鋼絲繩(2)在X軸方向上無(wú)變形，此時(shí)XP＝0，柔性鋼絲繩(2)只在Z軸方向變形；

c、當(dāng)Q2和Q4為0而Q1和Q3不為0時(shí)，即柔性鋼絲繩(2)在Z軸方向上無(wú)變形，此時(shí)ZP＝0，柔性鋼絲繩(2)只在X軸方向變形；

d、當(dāng)Q1、Q2、Q3、Q4均為0時(shí)，即柔性鋼絲繩(2)在X軸與Z軸方向上均無(wú)變形，此時(shí)XP＝0且ZP＝0，此狀態(tài)由于柔性鋼絲繩(2)沒(méi)有顯示出柔性，所以無(wú)意義；

當(dāng)柔性鋼絲繩(2)處于a、b、c3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，因?yàn)閂V1和V1是平行向量，VV2和V2也是平行向量，所以VV1中的三個(gè)向量分量與V1中對(duì)應(yīng)的三個(gè)向量分量有著相同的比例關(guān)系，而VV2中的三個(gè)向量分量與V2中對(duì)應(yīng)的三個(gè)向量分量也有著相同的比例關(guān)系，這樣可寫出方程組

$\left\{\begin{array}{c}\frac{-\cos Q2\sin Q1}{XP}=\frac{\cos Q1\cos Q2}{YP}\\ \frac{\cos Q1\sin Q2}{YP}=\frac{\sin Q2}{ZP}\\ \frac{-\cos Q4\sin Q3}{-XP}=\frac{\cos Q3\cos Q4}{L-YP}\\ \frac{\cos Q3\cos Q4}{L-YP}=\frac{\sin Q4}{-ZP}\end{array}\right.,$

從而解得XP、YP、ZP，即得到了P在大地坐標(biāo)系E0下的坐標(biāo)，當(dāng)柔性鋼絲繩(2)處于d種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，柔性鋼絲繩(2)沒(méi)有顯示出柔性，無(wú)需計(jì)算分析；

④、通過(guò)步驟③中得到的P在大地坐標(biāo)系E0下的坐標(biāo)(XP，YP，ZP)和S1與S2在大地坐標(biāo)系E0下的坐標(biāo)(0，0，0)和(0，L，0)解得柔性鋼絲繩(2)變形后的長(zhǎng)度為同時(shí)通過(guò)D1、D2和K并運(yùn)用胡克定律解得柔性鋼絲繩(2)變形后的長(zhǎng)度D1/K+D2/K+L，將通過(guò)兩種方法得到的長(zhǎng)度進(jìn)行比較驗(yàn)證，最后根據(jù)柔性鋼絲的形變量ΔX并利用彈性勢(shì)能公式得到柔性鋼絲繩(2)的彈性勢(shì)能。