[发明专利]一种绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数标定系统与方法

权利要求书

1.一种绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数标定系统，其特征在于，包括配重物、滑轮、绳索、通过十字轴连接的两个绳驱机械臂关节、机械臂固定基座、拉力计、拉力计固定基座以及工作台，所述配重物悬挂在所述绳索的前端，所述绳索经过所述滑轮后穿过所述两个绳驱机械臂关节的过孔，所述绳索的后端固定在所述拉力计上，所述滑轮安装在所述工作台上，所述两个绳驱机械臂关节和所述拉力计分别通过所述机械臂固定基座和所述拉力计固定基座固定在所述工作台上，经设置所述滑轮将所述配重物的垂直方向的拉力转换成水平方向的拉力，所述两个绳驱机械臂关节的轴心平行于水平面，其中前端机械臂关节中轴线方向与绳索方向平行，所述绳索与前端机械臂关节的过孔无摩擦，后端机械臂关节的轴向与所述拉力计的拉伸方向平行，所述十字轴竖直方向固定，测试过程中只能在水平方向偏转，其中，根据所述绳索的前端方向与所述拉力计的拉力方向确定所述绳索经过所述两个绳驱机械臂关节后的偏转角度，并根据所述配重物的重量、所述拉力计的拉力值以及所述偏转角度计算绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数。

2.如权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述偏转角度不超过16°。

3.如权利要求1或2所述的标定系统，其特征在于，所述拉力计固定基座上设置有多个安装孔位，用于将所述拉力计先后固定在水平方向的不同位置，改变所述拉力计的拉力方向，以在不同的所述偏转角度下测量摩擦系数。

4.如权利要求1或2所述的标定系统，其特征在于，所述拉力计固定基座为扇形，每个安装孔位具有四个围成长方形的孔，与所述拉力计的背面螺丝孔对应，各安装孔位沿扇形的圆弧方向间隔分布。

5.一种绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数标定方法，其特征在于，使用如权利要求1至4任一项所述的标定系统进行绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数标定。

6.如权利要求5所述的标定方法，其特征在于，根据下式计算摩擦系数：

其中μ表示摩擦系数，η表示绳索的偏转角度，F_前表示往前端方向的绳索拉力，F_后表示往后端方向的绳索拉力。

7.如权利要求5或6所述的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将所述绳索穿过所述两个绳驱机械臂关节的过孔，并将所述绳索的后端固定在所述拉力计上；

b.调节所述拉力计的方向达到某一个预定角度，将所述拉力计固定到所述拉力计固定基座上，并将所述两个绳驱机械臂关节固定到所述机械臂固定基座上；

c.以逐渐增加砝码重量的方式将配重砝码固定到所述绳索的前端，其中，每改变一次砝码重量，记录砝码重量和拉力计的读数；

d.所述绳索拉直后，测量所述绳索经过所述两个绳驱机械臂关节后的偏转角度；

e.利用步骤c和d得到的数据，计算绳驱机械臂绳索与过孔摩擦系数。

8.如权利要求7所述的标定方法，其特征在于，步骤c中，砝码重量从1kg以0.1kg的间隔递增到2kg。

9.如权利要求7所述的标定方法，其特征在于，步骤e中，计算在不同砝码重量下的摩擦系数，去掉最大值以及最小值，再取平均值。

10.如权利要求7所述的标定方法，其特征在于，还包括：改变所述拉力计在所述拉力计固定基座上的固定位置以改变所述偏转角度，并用步骤e计算得到的摩擦系数计算拉力计读数的预测值，将预测值与改变所述偏转角度后得到的拉力计读数进行比较，以验证步骤e计算得到的摩擦系数的有效性。