仿生机器人作为模仿生物特性从事特定工作的智能机器,其运动控制的精确性和可靠性直接决定了机器人的性能表现。而电机作为仿生机器人的"肌肉"系统,是驱动其完成各种复杂动作的核心部件,因此对电机性能进行全面、系统的测试显得尤为重要。
仿生机器人电机测试是指利用专业的机器人电机测试系统,对电机各项性能指标进行评估和验证的过程,为仿生机器人的研发和质量控制提供参考。
一、仿生机器人电机测试前准备工作
在开始仿生机器人电机测试前,必须进行周密的准备工作以确保测试的系统性和准确性。
机器人电机测试系统的状态检查是基础环节,需要确认电机测试系统各组件(如机械平台、加载系统、传感器等)均处于良好工作状态,并按照测试需求进行适当配置。
根据仿生机器人的具体应用场景,机器人电机测试方案应针对性设计——例如医疗仿生机器人对电机的精度和静音性要求极高,而工业用仿生机器人则更注重电机的负载能力和耐久性。测试方案还需准备好相应的测试记录工具,包括数据采集表格或自动化记录系统,以确保测试过程的可追溯性。AIP艾普研发生产的定制化人形机器人电机测试系统,能够根据不同类型的仿生机器人需求,灵活调整测试参数和方法。
被测机器人电机的安装与校准也是关键准备步骤。仿生机器人常使用空心杯电机、无框力矩电机、伺服电机等多种类型电机,需采用快速装夹系统确保电机在测试台上的精确定位。电气连接方面,需检查所有接线是否正确牢固,绝缘是否完好,避免测试过程中出现安全隐患。测试环境的控制也不容忽视,包括环境温度、湿度、电磁干扰等因素都应控制在合理范围内,以减少外部因素对测试结果的干扰。
二、仿生机器人测试项目
与传统工业机器人电机相比,仿生机器人电机测试具有其独特的特点和挑战。
一方面,仿生机器人需要模仿生物的运动特性,其电机系统必须具备更高的灵活性和适应性,能够应对复杂多变的工作环境;另一方面,仿生机器人通常需要完成更为精细和复杂的动作,这就要求电机具有更高的控制精度和响应速度。
此外,仿生机器人往往工作在与人交互的环境中,对电机的安全性、噪音水平和能效等方面也提出了更高要求。
1、常规电气性能测试
电气性能测试构成了所有测试的基础,包括对电阻、绝缘、匝间、耐压等基本电气参数的严格检验。这些测试确保了电机在电气层面的安全性与可靠性,为后续复杂性能评估奠定了坚实基础。
2、扭矩-转速特性测试
对仿生机器人电机的齿槽转矩、摩擦扭矩、分离扭矩、扭矩常数、性能进行测试,绘制出电机从启动到极限的全域性能图谱,确保机器人在爆发巨大力量与实现精细操作间无缝切换。
3、动态响应性能测试
动态响应测试关注电机对指令的服从速度与精度,这直接决定了机器人动作的敏捷性与协调性,是模仿生物敏捷性的关键;
4、NVH测试
NVH(噪声、振动与声振粗糙度)测试评估电机的噪音情况,通过在半消声室中使用高精度麦克风阵列和三向加速度传感器,采集电机在不同工况下的噪声频谱和振动信号,进行阶次分析和传递路径分析,确保机器人运行静谧平稳,避免噪音干扰环境或振动影响内置精密传感器的读数。
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