[发明专利]一种旋钮手感的测试设备及其测试方法

权利要求书

1.一种旋钮手感的测试设备，包括六轴机械手、控制所述六轴机械手的控制单元及固定测试旋钮的测试平台和旋钮夹具，其特征在于，包括六轴力和扭矩传感器，所述六轴力和扭矩传感器通过传感器上法兰及所述六轴机械手上的法兰与六轴机械手固定，并通过传感器下法兰与所述旋钮夹具固定，所述测试平台设置于所述旋钮夹具正下方，所述控制单元由机械手控制器及信号调理器和计算机组成，所述机械手控制器实时获取所述六轴机械手坐标数据并发出控制信号控制所述六轴机械手动作，所述六轴力和扭矩传感器所采集的传感器下法兰面的垂直轴和所述测试旋钮的中心轴的同轴性数据及扭矩数据经所述信号调理器传回所述计算机处理，并在同轴性数据异常时由计算机向机械手控制器发出信号修正六轴机械手的动作。

2.如权利要求1所述旋钮手感的测试设备，其特征在于，所述测试平台由不锈钢合金板制成，长100厘米，宽50厘米， 厚3厘米，所述测试平台的上面设置有通用的m6规格的螺丝孔。

3.如权利要求1所述旋钮手感的测试设备，其特征在于，所述旋钮夹具的内侧附有弹性橡胶垫。

4.如权利要求1所述的旋钮手感的测试设备，其特征在于，测试平台上设置有保护光栅。

5.如权利要求1所述旋钮手感的测试设备，其特征在于，所述六轴机械手为三菱MELFA系列机械手，型号是RV-4FL-D。

6.如权利要求1所述旋钮手感的测试设备，其特征在于，所述控制单元通过以太网发送控制指令并实时获取所述六轴机械手的位置信息，其实时数据帧的交换周期为7.2ms，所述六轴力和扭矩传感器的数据采集也通过以太网传递，其数据帧的帧率为1ms。

7.一种旋钮手感的测试方法，利用权利要求1～6所述的旋钮手感的测试设备来实现，其特征在于，包括以下步骤：

首先选取3个位置点作为旋钮夹具要经过的位置，所述的3个位置点分别是P0、 P1和P2，P0是测试原点和测试返回点；P1为开始测试前的预位置，P2点为测试开始点；3个位置点的选取顺序按下面的顺序进行，首先，确定P2的位置，将旋钮夹具垂直于被测旋钮且完全套入旋钮并使所述被测旋钮在x和y方向的受力偏差小于0.5牛，此时的坐标位置就是P2的位置；然后，根据P1的位置在P2位置工具坐标正负方向上20毫米处, 计算出P1的位置，再次，根据P0的位置在P2位置工具坐标正负方向上70毫米处, 计算出P0的位置，旋钮夹具转动被测旋钮从P0向P1的位置移动，到达P1的位置后旋钮夹具的移动速度逐步下降至3度每秒，缓慢到达P2测试位置；

当旋钮夹具到达P2位置时启动旋钮实时测试程序，旋钮实时测试程序按如下的顺序进行，首先，调整好所述六轴机械手的位置使x, y轴方向的受力平衡，程序发送命令使控制器进入实时控制模式，其次，以此刻的位置P0=(x0, y0,z0, A0, B0,C0)为起点，把围绕Z轴沿顺时针方向旋转360度细分成3600步，构成3600个位置数据，然后，六轴机械手在工具坐标系下依次经过预先设定的位置后，再逆时针返回，在六轴机械手进行每一步之前先根据此时的传感器的侧向力的大小和方向微调调整六轴机械手的z轴位置和方向，调整位置的大小取决于侧向力的大小，位置调整后，程序根据目前的位置计算出调整的差值，然后把剩余的位置参数全部进行调整后再运行到下一步位置，以此类推，完成所有的位置，逆时针同理；

测试程序开始后，旋钮夹具在测试过程中维持旋钮的旋转速度小于或者等于3度每秒,使加減速度曲线圆滑；

当同轴性数据异常时，测试程序通过逆变换矩阵,实时的把测试旋钮的位置坐标矢量转化成六轴机械手能实时控制的直角坐标，修正六轴机械手的运动轨迹；

旋钮实时测试从开始到结束的整个过程，实时记录旋钮夹具的位置和力传感器的扭矩实时数据，然后根据旋钮测试的方法生成最后的测试曲线，分析测试原始数据数据，获得旋钮正反转编码器的间隔角度的均匀性和力矩幅值最大值、最小值以及最大振幅。