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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明公开了一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台，由平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块、被测机器人关节组成，其中,上模拟平板模拟身体上部，并与髋关节电驱动模组相连，髋关节电驱动模组可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性；下模拟平板模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组与下模拟平板相连；上模拟平板与下模拟平板之间连接有被测腿部的大腿杆、膝关节电驱动模组、被测腿部的小腿杆。可准确分析不同体重的机器人蹲下、起立、走、跑、跳多种运动模态对电驱动模组的转矩、转速、功率轨迹需求。可在组装前测试机器人腿部电驱动模组的整体运动状态及负载能力情况，节省大量时间及成本。

主权项：1.一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台，包括平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块、被测机器人关节，其特征在于：所述平台支架包括方形框架、滑轨、滑动器和万向轮，两个方形框架分别位于竖直滑轨的上端和下端，起横向支撑作用；滑动器位于竖直滑轨上，滑动器与滑轨配合连接，且可沿滑轨做上下运动，滑动器自带锁死功能；滑轨底端与万向轮固连；所述模拟平板包括上模拟平板、下模拟平板、髋关节电驱动模组和踝关节电驱动模组；上模拟平板模拟身体上部，上模拟平板中间与髋关节电驱动模组相连，髋关节电驱动模组可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性；下模拟平板模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组与下模拟平板相连；上模拟平板与下模拟平板之间连接有被测腿部的大腿杆、膝关节电驱动模组、被测腿部的小腿杆；当被测机器人腿部包含重复部分时，用被测部分替换模拟部分进行动态测试；所述位置传感器包括位置传感器检测端和位置传感器运动端，位置传感器检测端固定在滑轨上部，位置传感器运动端固定在滑动器上，滑动器与上模拟平板相连接，同步上下运动；通过检测滑动器位置变化，可测量上模拟平板的移动速度，判断机器人被测腿部的大腿杆的运动状态，蹲下、起立的速度、位置；所述上模拟平板与髋关节电驱动模组外壳焊接，在平台中部上下移动；所述下模拟平板与踝关节电驱动模组外壳焊接，在平台底部与地面接触；电驱动模组均带有锁死功能；配重块位于上模拟平板上，并给被测关节加载，模拟不同重量的机器人上身重量。

全文数据：一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台技术领域本发明属于机器人性能测试技术领域，具体地说，涉及一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台。背景技术足式仿生机器人与地面非连续接触的运动特点，使其能够适应山地、隔壁、草地等复杂地形，具有比轮式或履带式移动机器人更大的活动范围。关节是足式仿生机器人的核心部件之一，由电机、电控、减速器构成的电驱动模组具有控制精准，响应快速的特点，在足式仿生机器人关节领域研究广泛。足式仿生机器人腿部运动过程中涉及到踝关节、膝关节、髋关节处三个电驱动模组共同作用。三个电驱动模组组合运动的准确分析及测试对于成功研制足式仿生机器人意义重大。准确分析不同体重的机器人蹲下、起立、走、跑、跳多种运动模态对电驱动模组的转矩、转速、功率轨迹需求，为电驱动模组设计提供参考。在机器人组装前，测试验证已制成的电驱动模组能否满足机器人多模态运动需求。发明专利CN105571648A中提出一种包含光电编码设备、扭矩传感采集设备、负载模拟控制设备的关节性能测试系统，在机器人装配过程中进行测试，这种方式缺少了对关节的整体应用效果的测试；且在机器人组装完成后再对腿部电驱动模组性能进行测试，成本高，过程复杂。因此,需要一种可以模拟足式仿生机器人腿关节的动态测试平台，在机器人装配前，直观分析不同体重的机器人多种运动模态对电驱动模组的转矩、转速、功率轨迹需求，测试验证已制成的电驱动模组能否满足机器人多模态运动需求。既可以对每个腿关节进行单独测试，又可以对整个机器人腿上三个电驱动模组进行测试，对其驱动能力、运动效果诸多情况进行分析；为机器人设计提供参考。发明内容为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台。本本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块、被测机器人关节,其特征在于所述平台支架包括方形框架、滑轨、滑动器和万向轮，两个方形框架分别位于竖直滑轨的上端和下端，起横向支撑作用；滑动器位于竖直滑轨上，滑动器与滑轨配合连接，且可沿滑轨做上下运动，滑动器自带锁死功能；滑轨底端与万向轮固连；所述模拟平板包括上模拟平板、下模拟平板、髋关节电驱动模组和踝关节电驱动模组；上模拟平板模拟身体上部，上模拟平板中间与髋关节电驱动模组相连，髋关节电驱动模组可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性；下模拟平板模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组与下模拟平板相连；上模拟平板与下模拟平板之间连接有被测腿部的大腿杆、膝关节电驱动模组、被测腿部的小腿杆；当被测机器人腿部包含重复部分时，用被测部分替换模拟部分进行动态测试；所述位置传感器包括位置传感器检测端和位置传感器运动端，位置传感器检测端固定在滑轨上部，位置传感器运动端固定在滑动器上，滑动器与上模拟平板相连接，同步上下运动；通过检测滑动器位置变化，可测量上模拟平板的移动速度，判断机器人被测腿部的大腿杆的运动状态，蹲下、起立的速度、位置。所述配重块位于上模拟平板上部，用于被测关节加载，通过改变配重块的重量，模拟腿关节的负载量。有益效果本发明提出的一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台，由平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块、被测机器人关节组成，其中,上模拟平板模拟身体上部，并与髋关节电驱动模组相连，髋关节电驱动模组可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性；下模拟平板模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组与下模拟平板相连；上模拟平板与下模拟平板之间连接有被测腿部的大腿杆、膝关节电驱动模组、被测腿部的小腿杆。可准确分析不同体重的机器人蹲下、起立、走、跑、跳多种运动模态对电驱动模组的转矩、转速、功率轨迹需求。可在组装前测试机器人腿部电驱动模组的整体运动状态及负载能力情况，节省大量时间及成本。本发明足式仿生机器人腿关节动态测试平台，结构简单，操作便捷，通过加载不同重量的配重块即可改变腿部负载，通过位置传感器即可测量腿部相对于机器人上体的运动状态；通过改变踝关节、膝关节、髋关节对应的电驱动模组形式，可模拟各个单关节的受力情况。附图说明下面结合附图和实施方式对本发明一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台作进一步详细说明。图1为本发明足式仿生机器人腿关节动态测试平台的腿部蹲姿结构示意图。图2为本发明足式仿生机器人腿关节动态测试平台的腿部站姿结构示意图。图中1.滑轨2.位置传感器检测端3.配重块4.位置传感器运动端5.大腿杆6.膝关节电驱动模组7.小腿杆8.下模拟平板9.万向轮10.方形框架11.上模拟平板12.髋关节电驱动模组13.滑动器14.踝关节电驱动模组具体实施方式本实施例是一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台。参阅图1和图2，本实施例足式仿生机器人腿关节动态测试平台，由平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块和被测机器人关节组成；其中,平台支架包括两个方形框架10、四根滑轨1、四个滑动器13和四个万向轮9，两个方形框架10分别位于竖直滑轨1的上端和下端，起到横向支撑作用。滑动器13分别与竖直滑轨配合连接，且可沿滑轨1做上下运动，滑动器13自带锁死功能；滑轨1底端与万向轮9固连。模拟平板包括上模拟平板11、下模拟平板8、髋关节电驱动模组12和踝关节电驱动模组14；上模拟平板11模拟身体上部，上模拟平板11中间与髋关节电驱动模组12相连，髋关节电驱动模组12可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性。下模拟平板8模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组14与下模拟平板8相连；上模拟平板11与下模拟平板8之间连接有被测腿部的大腿杆5、膝关节电驱动模组6、被测腿部的小腿杆7。位置传感器包括位置传感器检测端2和位置传感器运动端4,位置传感器检测端2固定在滑轨1上部，位置传感器运动端4固定在滑动器13上，滑动器13与上模拟平板11相连接，同步上下运动；通过检测滑动器13的位置变化可测量上模拟平板11的移动速度，判断机器人被测腿部的大腿杆5的运动状态，蹲下、起立的速度、位置。配重块3位于上模拟平板11上方，用于被测关节加载，通过改变配重块3的重量，模拟腿关节的承载量。本实施例中,上模拟平板与髋关节电驱动模组外壳焊接，在平台中部上下移动；下模拟平板与踝关节电驱动模组外壳焊接，在平台底部与地面接触。电驱动模组均带有锁死功能。在测试单个电驱动模组特性时，可以将另外两个电驱动模组换为可锁死的转动轴。配重块位于上模拟平板上，并给被测关节加载，模拟不同重量的机器人上身重量。当腿关节运动状态时，万向轮9锁死，被测膝关节电驱动模组6转动，髋关节电驱动模组12和踝关节电驱动模组14连带转动，上模拟平板11向上移动，位置传感器检测端2将运动信号传回，判断被测关节的运动状态是否达标，同时根据配重块3的重量衡量负载能力。当需要测试髋关节及膝关节的协调运动时，万向轮9自由转动，滑动器13锁死，髋关节电驱动模组12与膝关节电驱动模组6同时转动，实现行走测试的目的。

权利要求：1.一种足式仿生机器人腿关节动态测试平台，包括平台支架、滑轨、模拟平板、位置传感器、配重块、被测机器人关节,其特征在于:所述平台支架包括方形框架、滑轨、滑动器和万向轮，两个方形框架分别位于竖直滑轨的上端和下端，起横向支撑作用；滑动器位于竖直滑轨上，滑动器与滑轨配合连接，且可沿滑轨做上下运动，滑动器自带锁死功能；滑轨底端与万向轮固连；所述模拟平板包括上模拟平板、下模拟平板、髋关节电驱动模组和踝关节电驱动模组；上模拟平板模拟身体上部，上模拟平板中间与髋关节电驱动模组相连，髋关节电驱动模组可拆卸替换为转动轴，以测试单关节的运动特性；下模拟平板模拟脚部，并与地面接触，踝关节电驱动模组与下模拟平板相连；上模拟平板与下模拟平板之间连接有被测腿部的大腿杆、膝关节电驱动模组、被测腿部的小腿杆；当被测机器人腿部包含重复部分时，用被测部分替换模拟部分进行动态测试；所述位置传感器包括位置传感器检测端和位置传感器运动端，位置传感器检测端固定在滑轨上部，位置传感器运动端固定在滑动器上，滑动器与上模拟平板相连接，同步上下运动；通过检测滑动器位置变化，可测量上模拟平板的移动速度，判断机器人被测腿部的大腿杆的运动状态，蹲下、起立的速度、位置。2.根据权利要求1所述的足式仿生机器人腿关节动态测试平台，其特征在于:所述配重块位于上模拟平板上部，用于被测关节加载，通过改变配重块的重量，模拟腿关节的负载量。

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