Роботизированное сочленение, являясь核心 приводным компонентом манипулятора, напрямую определяет точность, надежность и срок службы всей машины. В данной статье подробно описывается полная схема испытаний системы роботизированных сочленений – от тестирования на уровне печатной платы до испытаний на старение собранного модуля. Она охватывает проверку множественных показателей производительности сервоприводов сочленений ног и высокопроизводительных планетарных моторов-редукторов, обеспечивая стабильную работу системы сочленения в различных условиях эксплуатации.
1.1 Тестирование компонентов: Сервопривод сочленения
Сервопривод является управления системы сочленения и должен проходить строгие производственные процессы и проверки качества. Далее приведены пункты проверки основных sub-компонентов:
Проверка печатной платы (PCB): Комплексная проверка качества паяных соединений, целостности цепей и установки компонентов.
Прошивка программного обеспечения драйвера: Запись пользовательских алгоритмов управления и конфигураций параметров.
Многофункциональное тестирование: Проверка интерфейсов связи, обработки сигналов и функций управления выводом.
Вибрационные испытания и тесты производительности: Моделирование условий вибрации при транспортировке и использовании.
Высоко-/низкотемпературные испытания (-40°C~60°C): Оценка адаптивности компонентов в экстремальных температурных условиях.
Испытания производительности перед сборкой: Обеспечение соответствия всех электрических параметров проектным стандартам.
Сборка в модуль сочленения: Прецизионная сборка в механическую структуру.
Испытания после сборки: Проверка целостности механической и электрической интеграции.
Испытания на старение: Непрерывная работа для оценки долгосрочной стабильности.
Высокотемпературное (70°C) старение модуля сочленения: Мониторинг состояния работы в реальном времени с помощью ПО.
Испытания на старение с использованием teach pendant для управления рукой робота: Моделирование реальных рабочих сценариев для проверки долговечности.
1.2 Тестирование компонентов: Планетарный мотор-редуктор сочленения
Планетарный мотор-редуктор сочленения интегрирует несколько sub-компонентов, таких как мотор, драйвер, энкодер, планетарный редуктор, датчик момента и датчик температуры. Проверка производительности обычно включает следующие аспекты:
| Категория испытаний | Пункт испытаний | Метод и стандарт испытаний |
|---|---|---|
| Параметры производительности | Способность по крутящему моменту | Номинальный момент 2Нм, Пиковый момент 6Нм |
| Показатели скорости | Номинальная скорость 50 об/мин | |
| Нагрузочные испытания | Адаптивная способность | Адаптивность к нагрузке, адаптивность к напряжению |
| Номинальная нагрузка на одно плечо | Постепенное увеличение веса грузовых дисков для тестирования возможности непрерывной работы. | |
| Пиковая нагрузка на одно плечо | Вращение мотора на несколько оборотов для проверки возможности кратковременной перегрузки. | |
| Точность при номинальной нагрузке | Подвешивание груза 1кг при номинальной нагрузке, использование индикатора часового типа для проверки точности в одном и том же положении при качании руки |
2. Система показателей производительности системы
Оценка производительности системы сочленения требует комплексной проверки по множеству измерений:
Плотность момента
Производительность мотора: Конструкция бескорпусного мотора, значительное снижение веса.
Производительность редуктора: Оптимизированный тип редуктора и эффективность передачи.
Тепловой расчет: Улучшенная перегрузочная способность и производительность теплоотвода, обеспечение стабильности непрерывной работы.
Интегрированный дизайн: Интегрированная конструкция мотора и редуктора, снижение веса и объема.
Скорость отклика
Электрический отклик: Измерение времени от подачи команды до достижения мотором целевой скорости и положения.
Механический отклик: Оценка задержки фактического движения сочленения в целевое состояние, анализ влияния жесткости системы передачи и инерции нагрузки.
Системная задержка: Оптимизация скорости обратной связи датчиков и эффективности обработки алгоритмов управления.
Показатели точности
Абсолютная точность позиционирования: Оценка точности достижения сочленением целевой позиции.
Повторяемость позиционирования: Оценка consistency многократного достижения одной и той же позиции.
Разрешение: Минимальный инкремент движения, который может распознать сочленение (Используя наши высокоточные приборы с повторяемостью погрешности менее 0,025 градуса
точный двухканальный магнитный кольцо,
Значительно повысила точность распознавания местоположения).
Грузоподъемность
Нагрузочная производительность: Тестирование производительности сочленения под разными нагрузками, включая максимальную силу захвата и грузоподъемность.
Предельное испытание: Нагрузочное испытание линейного модуля сочленения до 40кг, с одновременным мониторингом показателей температуры и шума.
3. Проверка надежности системы
Испытания на надежность обеспечивают длительную стабильную работу сочленения в различных условиях окружающей среды:
Испытание на нагрев:
① Измерение теплового подъема мотора в различных условиях нагрузки для предотвращения повреждений от перегрева.
② Использование динамометра для тестирования пикового и предельного момента мотора одновременно с использованием термометра для мониторинга температуры MOSFET-ов и силовых компонентов.Испытание энергопотребления: Комплексный мониторинг изменений мощности мотора, включая входную мощность, выходную мощность, эффективность и другие ключевые показатели.
Тест на бесшумность: Оптимизация рабочего шума, снижение уровня звукового давления ниже 50 децибел для удовлетворения требований использования в тихой среде.
Степень защиты IP: Проверка герметичности корпуса для предотвращения проникновения пыли и воды.
Environmental Adaptability: Помещение сочленения в различные температурные, влажностные и вибрационные условия для тестирования изменения его производительности.
Комплексное испытание: Испытания на динамометре с моментом до 300 Н.М, совместно с камерой высоких/низких температур для моделирования сложных условий работы.
Испытание на повышенную влажность: Моделирование использования в суровых условиях для проверки стабильности и коррозионной стойкости его материалов и структуры.
4. План испытаний системы на старение
Испытания на старение моделируют условия длительного использования для проверки срока службы и долговечности продукта:
Непрерывная работа: Постоянный мониторинг рабочего тока, мощности и скорости мотора, проверка на наличие аномального шума, вибрации или других предвестников отказа.
Тестирование переключения: Оценка коммутационной производительности и долговечности мотора, включая частые переключения и возможности перезапуска после потери питания.
Вибрационное испытание: Анализ частоты и амплитуды вибрации мотора, проверка на наличие аномального износа или явлений ослабления.
Сопротивление изоляции: Мониторинг изменений и старения изоляционных свойств в течение длительного использования для предотвращения электрических неисправностей.
Испытание без нагрузки: Внутреннее сохранение нескольких наборов последовательностей движений (каждая последовательность содержит несколько шагов действий, таких как повторяющееся сгибание, разгибание и другие циклические tests действий).
Повторные нагрузочные испытания:
① Тестирование усталостного срока службы сочленения путем repeated loading и unloading.
② После 2 миллионов нагрузочных циклов скорость деградации точности составляет менее 0.5%. Система энкодера, использующая высокоточное магнитное кольцо Опофф, отлично проявляет себя в этом испытании, сохраняя чрезвычайно высокую стабильность точности.