應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具體涉及一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步，機(jī)器人種類(lèi)不斷增加。除了一般用于制造業(yè)的工業(yè)機(jī)器人以外，還出現(xiàn)了諸如應(yīng)用于航天的移動(dòng)車(chē)、應(yīng)用于醫(yī)療的手術(shù)機(jī)器人、應(yīng)用于家庭的服務(wù)機(jī)器人、應(yīng)用于軍事的排雷機(jī)器人等各領(lǐng)域特種機(jī)器人。
[0003]機(jī)器人開(kāi)發(fā)的初期必然要通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)器人各個(gè)方面的性能參數(shù)進(jìn)行考察，而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建至關(guān)重要。針對(duì)不同用途、不同性能的機(jī)器人，需搭建不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)可否成功，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否可信與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的合理性息息相關(guān)。在已有的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，多使用滾珠導(dǎo)軌對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解，但仍有較大摩擦阻力存在，不易測(cè)量且影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；機(jī)器人施加于地面的壓力不可自動(dòng)精確調(diào)節(jié)，在足端安裝傳感器從而測(cè)量壓力的方法也受限于機(jī)器人足端的形狀大小，另外一方面也增加了機(jī)器人本身的復(fù)雜程度；對(duì)于機(jī)器人模塊的運(yùn)動(dòng)特性，比如步態(tài)特征、運(yùn)動(dòng)速度等，現(xiàn)有平臺(tái)也不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，繁瑣且精確度不高。因此，為了縮短機(jī)器人開(kāi)發(fā)周期，提高實(shí)驗(yàn)可靠性，一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊，提供一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以驗(yàn)證機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動(dòng)性能。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要能夠滿足以下要求:一、有效分解兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)；二、豎直方向能夠任意調(diào)節(jié)機(jī)器人模塊對(duì)地面的壓力；三、系統(tǒng)可以準(zhǔn)確記錄機(jī)器人步態(tài)特征，且能夠得到水平方向運(yùn)動(dòng)位移和速度；四、水平方向沒(méi)有力對(duì)機(jī)器人做負(fù)功，以便于后期機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率的計(jì)算。
[0005]根據(jù)以上要求，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)架，兩根磁懸浮導(dǎo)軌，兩根豎直導(dǎo)軌，兩個(gè)磁懸浮滑塊，伺服電機(jī)，電機(jī)安裝板，螺桿，螺母，七線電阻式觸摸屏和機(jī)器人模塊；兩根磁懸浮導(dǎo)軌平行固定在機(jī)架頂部，兩個(gè)磁懸浮滑塊分別懸浮于兩根磁懸浮導(dǎo)軌上，兩個(gè)磁懸浮滑塊的中部通過(guò)橫桿固定；兩根豎直導(dǎo)軌固定在所述橫桿上，并穿過(guò)機(jī)器人模塊，所述伺服電機(jī)通過(guò)電機(jī)安裝板安裝在所述橫桿中部，伺服電機(jī)的輸出軸連接螺桿，螺桿與螺母組成滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述螺母固定在機(jī)器人模塊上；所述機(jī)器人模塊的末端與七線電阻式觸摸屏相接觸。
[0006]所述磁懸浮滑塊內(nèi)置激光傳感器，能夠?qū)崟r(shí)讀取機(jī)器人模塊在水平方向的運(yùn)動(dòng)速度和位移。
[0007]所述七線電阻式觸摸屏能夠感應(yīng)實(shí)際觸摸屏末端電壓，準(zhǔn)確計(jì)算出機(jī)器人模塊末端對(duì)地面施加的壓力。將該壓力值與期望壓力輸入伺服控制單元，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，從而輸出機(jī)器人模塊在豎直方向的位移，即對(duì)地面的壓力。所述七線電阻式觸摸屏能夠準(zhǔn)確定位觸點(diǎn)坐標(biāo)，從而記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)軌跡，幫助驗(yàn)證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)步態(tài)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明系統(tǒng)將機(jī)器人模塊的整體運(yùn)動(dòng)等效等時(shí)分解成水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)，且水平方向沒(méi)有力做負(fù)功，方便計(jì)算效率等問(wèn)題。豎直方向可任意調(diào)節(jié)機(jī)器人模塊對(duì)地面的壓力，便于進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)能準(zhǔn)確記錄機(jī)器人步態(tài)特征，機(jī)器人模塊運(yùn)動(dòng)速度及位移，提供充足的驗(yàn)證參數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明壓力控制系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0012]參見(jiàn)圖1，一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)架1，兩根磁懸浮導(dǎo)軌2a、2b，兩根豎直導(dǎo)軌3a、3b，兩個(gè)磁懸浮滑塊4a、4b，伺服電機(jī)5，電機(jī)安裝板6，螺桿7，螺母8，七線電阻式觸摸屏9和機(jī)器人模塊10 ;兩根磁懸浮導(dǎo)軌2a、2b平行固定在機(jī)架I頂部，兩個(gè)磁懸浮滑塊4a、4b分別懸浮于兩根磁懸浮導(dǎo)軌2a、2b上，兩個(gè)磁懸浮滑塊4a、4b的中部通過(guò)橫桿固定；兩根豎直導(dǎo)軌3a、3b固定在所述橫桿上，并穿過(guò)機(jī)器人模塊10，所述伺服電機(jī)5通過(guò)電機(jī)安裝板6安裝在所述橫桿中部，伺服電機(jī)5的輸出軸連接螺桿7，螺桿7與螺母8組成滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述螺母8固定在機(jī)器人模塊10上；所述機(jī)器人模塊10的末端12與七線電阻式觸摸屏9相接觸。
[0013]所述磁懸浮滑塊4a內(nèi)置激光傳感器11，實(shí)時(shí)測(cè)得機(jī)器人模塊10沿運(yùn)動(dòng)方向的位移和速度。
[0014]本發(fā)明的工作原理如下:
七線電阻式觸摸屏9通過(guò)數(shù)據(jù)采集計(jì)算能夠得到機(jī)器人模塊10的末端12對(duì)地面施加的壓力。該處壓力測(cè)量與伺服電機(jī)5的控制形成一個(gè)反饋單元，伺服電機(jī)5驅(qū)動(dòng)螺桿7旋轉(zhuǎn)，從而輸出螺母8沿直線位移，螺母8與機(jī)器人模塊10固定，所以輸出即為機(jī)器人模塊10在豎直方向的位移，借此控制機(jī)器人模塊10對(duì)地面的壓力，所述壓力控制系統(tǒng)參見(jiàn)圖2。
[0015]七線電阻式觸摸屏9還可準(zhǔn)確給出機(jī)器人模塊10的末端12壓力作用點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人模塊10末端運(yùn)動(dòng)軌跡，得以驗(yàn)證機(jī)器人模塊10的運(yùn)動(dòng)步態(tài)。
[0016]本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其它的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)架(1)，兩根磁懸浮導(dǎo)軌(2a、2b)，兩根豎直導(dǎo)軌(3a、3b)，兩個(gè)磁懸浮滑塊(4a、4b)，伺服電機(jī)(5)，電機(jī)安裝板(6)，螺桿(7)，螺母(8)，七線電阻式觸摸屏(9)和機(jī)器人模塊(10);兩根磁懸浮導(dǎo)軌(2a、2b )平行固定在機(jī)架(I)頂部，兩個(gè)磁懸浮滑塊(4a、4b )分別懸浮于兩根磁懸浮導(dǎo)軌(2a、2b)上，兩個(gè)磁懸浮滑塊(4a、4b)的中部通過(guò)橫桿固定；兩根豎直導(dǎo)軌(3a、3b)固定在所述橫桿上，并穿過(guò)機(jī)器人模塊(10 )，所述伺服電機(jī)(5 )通過(guò)電機(jī)安裝板(6 )安裝在所述橫桿中部，伺服電機(jī)(5 )的輸出軸連接螺桿(7 )，螺桿(7 )與螺母(8 )組成滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述螺母(8)固定在機(jī)器人模塊(10)上；所述機(jī)器人模塊(10)的末端(12)與七線電阻式觸摸屏(9)相接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述磁懸浮滑塊(4a)內(nèi)置激光傳感器(11)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于兩自由度移動(dòng)機(jī)器人模塊的陸地實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)架，兩根磁懸浮導(dǎo)軌，兩根豎直導(dǎo)軌，兩個(gè)磁懸浮滑塊，伺服電機(jī)，電機(jī)安裝板，螺桿，螺母，七線電阻式觸摸屏和機(jī)器人模塊；兩根磁懸浮導(dǎo)軌平行固定在機(jī)架頂部，兩個(gè)磁懸浮滑塊分別懸浮于兩根磁懸浮導(dǎo)軌上，兩個(gè)磁懸浮滑塊的中部通過(guò)橫桿固定；兩根豎直導(dǎo)軌固定在橫桿上，并穿過(guò)機(jī)器人模塊，伺服電機(jī)通過(guò)電機(jī)安裝板安裝在橫桿中部，伺服電機(jī)的輸出軸連接螺桿，螺桿與螺母組成滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，螺母固定在機(jī)器人模塊上；機(jī)器人模塊的末端與七線電阻式觸摸屏相接觸。將機(jī)器人模塊的整體運(yùn)動(dòng)等效等時(shí)分解成水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)，且水平方向沒(méi)有力做負(fù)功，方便計(jì)算效率等問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】G09B25/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104882061
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510336001
【發(fā)明人】沈雅怡, 蒲華燕, 孫翊, 賈文川, 趙晶雷, 馬書(shū)根, 羅均
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日