申请/专利权人：安徽大学

申请日：2021-02-25

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN112816118B

主分类号：G01L5/00

分类号：G01L5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2021.06.04#实质审查的生效;2021.05.18#公开

摘要：本发明公开了一种三自由度球形电机摩擦参数辨识实验装置及方法，包括器件安装底座、器件安装框架、半环状连杆安装架、半环状连杆、水平驱动传感组件安装架、水平驱动传感组件、垂直驱动传感组件安装架、垂直驱动传感组件和输出轴联动组件；采用半环状连杆和半环状连杆安装架，将球形电机抽象的水平轴运动实体化，并通过传动机构将其转换为可测量的轴向运动，使该方向的摩擦表征参数的辨识成为可能；采用水平驱动传感组件和垂直驱动传感组件，采用步进电机配合行星减速机拖动三自由度球形电机运动的方式，有效避免了自由度球形电机自主控制运动时的不稳定因素，使球形电机可以运行在稳定速度下，实验测量结果可靠性高，摩擦表征参数的辨识准确性高。

主权项：1.一种三自由度球形电机摩擦参数辨识实验装置，其特征在于，该摩擦参数辨识实验装置包括器件安装底座、器件安装框架、半环状连杆安装架、半环状连杆、水平驱动传感组件安装架、水平驱动传感组件、垂直驱动传感组件安装架、垂直驱动传感组件和输出轴联动组件；其中：所述器件安装底座呈“十”字型，“十”字的交点处用于放置三自由度球形电机；“十”字的短边用于安装器件安装框架，短边长度大于三自由度球形电机的最大宽度；“十”字的长边用于半环状连杆安装架和水平驱动传感组件安装架；所述器件安装框架包括2根垂直支撑柱和1根水平横梁；所述半环状连杆安装架包括右连杆安装板和左连杆安装板，两个连杆安装板的距离大于半环状连杆的最大宽度；所述右连杆安装板由铝合金支板、滚珠轴承、支板中轴、外轴承挡圈和内轴承挡圈组成；所述铝合金支板上有一个开孔，用于安装滚珠轴承；所述滚珠轴承采用过盈配合的方式安装在铝合金支板的开孔中；所述支板中轴采用过盈配合的方式安装在滚珠轴承的中轴线位置，支板中轴靠近球形电机的一侧有螺纹安装孔；所述外轴承挡圈和内轴承挡圈分别安装在滚珠轴承的两侧，防止滚珠轴承在水平方向滑动；所述左连杆安装板结构与右连杆安装板相同，相对右连杆安装板对称安装；所述半环状连杆包括电机联动杆、左配重块和右配重块；所述电机联动杆侧面分布有长条形开孔，螺栓穿过长条形开孔将电机联动杆与半环状连杆安装架装配固定；所述电机联动杆顶部中央有一个圆形开孔；所述配重块通过螺钉固定在电机联动杆上，并配合螺母和垫圈锁紧；所述水平驱动传感组件安装架包括水平驱动传感组件架高座、水平转矩传感器固定架和水平驱动机构固定架；所述水平驱动传感组件架高座通过螺栓固定在器件安装底座上，该架高座上有2条水平的长条形孔，用于安装水平转矩传感器固定架和水平驱动机构固定架；所述水平转矩传感器固定架垂直面有4个开孔，用于安装水平转矩传感器；所述水平转矩传感器固定架水平面有4个开孔，通过螺钉固定在水平驱动传感组件架高座上，并配合螺母和垫圈锁紧；所述水平驱动机构固定架呈“U”型，固定架底面有两个水平长条形孔，水平驱动机构固定架采用螺钉通过长条形孔固定在水平驱动传感组件架高座上，并配合螺母和垫圈锁紧；所述水平驱动机构固定架两边侧面高度不同，较高的面上中间有一个圆形开口，使水行星减速机的输出轴通过，四角有4个开孔，用于安装水平行星减速机，较低的面上有2个开孔，用于安装水平步进电机；所述水平驱动传感组件包括平转矩传感器、水平行星减速机、水平步进电机、第一水平联轴器和第二水平联轴器；所述水平转矩传感器通过螺钉水平安装在水平转矩传感器固定架上，并配合螺母和垫圈锁紧，该转矩传感器输入轴与右连杆安装板的支板中轴通过第一水平联轴器连接；所述水平行星减速机通过螺钉水平安装在水平驱动机构固定架上，并配合螺母和垫圈锁紧，该行星减速机的输出轴与水平转矩传感器的输出轴通过第二水平联轴器连接；所述水平步进电机安装通过螺钉水平安装在水平驱动机构固定架上，并配合螺母和垫圈锁紧，该步进电机的输出轴与水平行星减速机的凹槽配合连接；所述水平转矩传感器、水平行星减速机和水平步进电机同轴安装；所述垂直驱动传感组件安装架包括“L”型内支撑杆、垂直转矩传感器固定架和垂直驱动机构固定架；所述“L”型内支撑杆用于安装垂直转矩传感器固定架和垂直驱动机构固定架；所述垂直转矩传感器固定架与水平转矩传感器固定架结构相同，通过螺钉垂直安装在“L”型内支撑杆上，并通过T型螺母锁紧；所述垂直驱动机构固定架与水平驱动机构固定架结构相同，通过螺钉垂直安装在“L”型内支撑杆上，并通过T型螺母锁紧；所述垂直驱动传感组件包括垂直转矩传感器、垂直行星减速机、垂直步进电机、第一垂直联轴器和第二垂直联轴器；所述垂直转矩传感器通过螺钉垂直安装在垂直转矩传感器固定架上，并通过螺母锁紧，该转矩传感器输入轴与第一垂直联轴器连接；所述垂直行星减速机通过螺钉水平安装在垂直驱动机构固定架上，并配合螺母和垫圈锁紧，该行星减速机的输出轴与垂直转矩传感器的输出轴通过第二垂直联轴器连接；所述垂直步进电机安装通过螺钉垂直安装在垂直驱动机构固定架上，并配合螺母和垫圈锁紧，该步进电机的输出轴与垂直行星减速机的凹槽配合连接；所述垂直转矩传感器、垂直行星减速机和垂直步进电机同轴安装；所述输出轴联动组件包括输出轴联轴器、短辅助轴和长辅助轴；所述输出轴联轴器安装在三自由度球形电机的输出轴上；所述短辅助轴的一端通过电机联动杆顶部圆形开孔连接到输出轴联轴器的另一端，短辅助轴的另一端悬空，使电机联动杆带动三自由度球形电机绕水平轴运动，并且会受到垂直驱动传感组件的干扰；所述短辅助轴仅在三自由度球形电机绕水平轴运动时使用；所述长辅助轴的一端通过电机联动杆顶部圆形开孔连接到输出轴联轴器的另一端，长辅助轴的另一端与垂直转矩传感器输入轴上的第一垂直联轴器相连，使垂直驱动传感组件带动三自由度球形电机绕垂直轴运动；所述长辅助轴仅在三自由度球形电机绕垂直轴运动时使用。

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百度查询： 安徽大学 一种三自由度球形电机摩擦参数辨识实验装置及方法

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