一种特种作业机器人移动性能测试装置

技术领域

本发明涉及特种作业机器人测试技术领域，特别指一种特种作业机器人移动性能测试装置。

背景技术

特种作业机器人也称特种机器人，一般专指专业服务机器人，是近年来得到快速发展和广泛应用的一类机器人，广泛应用于各行业，其应用的范围主要包括:农业、电力、建筑、物流、医疗、护理、康复、安防与救援、军用、核工业、矿业、石油化工、市政工程等。

由于特种作业机器人需要面对各种复杂的作业环境，因此，对于特种作业机器人的性能要求较高，而且不同环境对应的性能要求也各不相同，为了保障特种作业机器人的作业能力，需要对特种作业机器人进行一系列的移动性能测试。

针对特种作业机器人的移动性能测试，传统上采取在沙地上模拟作业环境以进行测试，测试项目单一，且变换测试难度或者测试项目时，需重新布置模拟作业环境，导致特种作业机器人的测试异常繁琐。因此，如何提供一种特种作业机器人移动性能测试装置，实现提升特种作业机器人移动性能测试的全面性以及便捷性，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种特种作业机器人移动性能测试装置，实现提升特种作业机器人移动性能测试的全面性以及便捷性。

本发明是这样实现的：一种特种作业机器人移动性能测试装置，包括至少一爬坡能力测试单元、至少一单阶越障测试单元、至少一受限区域单阶测试单元、至少一受限区域间隙测试单元、至少一受限区域台阶测试单元以及至少一防倾覆测试单元；

所述爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元、受限区域台阶测试单元以及防倾覆测试单元之间任意组合排列。

进一步地，所述爬坡能力测试单元包括：

一个爬坡架；

一块升降板，设有若干个从动轮，通过所述从动轮与爬坡架滑动连接；

一块爬坡板，一端通过第一铰链与所述升降板连接，另一端的底部并排设有若干个轴承轮，顶端的两侧设有第一护栏；

一个第一链条传动组件，设于所述爬坡架上，并与所述升降板连接；

一个第一变频电机，设于所述爬坡架上，动力输出端与所述第一链条传动组件连接，用于通过所述第一链条传动组件联动升降板在爬坡架上升降；

一个第一上下极限感应器，设于所述爬坡架上；

一个第一行程编码器，设于所述第一变频电机的动力输出端。

进一步地，所述单阶越障测试单元包括：

两个支架，内侧至上而下设有一升降槽；

两个第二链条传动组件，分别设有一所述支架内；

一根障碍杆，两端分别与一所述第二链条传动组件连接，通过所述第二链条传动组件在升降槽内限位滑动；

一根穿轴，两端分别与一所述第二链条传动组件连接；

一个第二变频电机，动力输出端与其中一个所述第二链条传动组件连接；

一个第二上下极限感应器，设于其中一个所述支架上；

一个第二行程编码器，设于所述第二变频电机的动力输出端。

进一步地，所述受限区域单阶测试单元包括：

一个第一框架；

一个叉式升降平台，设于所述第一框架内；

一块第一分隔板，垂直设于所述叉式升降平台顶端的中部；

四块第一挡板，对称设于所述第一框架内部的两侧；

若干根第一塑料管，两端分别嵌入两块所述第一挡板之间；

一个高度刻度尺，设于其中一块第一挡板外侧。

进一步地，所述受限区域间隙测试单元包括：

一个第二框架；

四块第二挡板，对称设于所述第二框架内部的两侧；

若干根第二塑料管，两端分别嵌入两块所述第二挡板之间；

一个第一固定平台，设于所述第二框架内，位于所述第二塑料管的右侧；

一对导轨，平行设于所述第二框架内，位于所述第二塑料管的左侧，与所述第二塑料管垂直；

一个移动平台，设于所述第二框架内，与所述导轨滑动连接；

一个第三变频电机，设于所述第二框架内，动力输出端与所述移动平台连接；

一块第二分隔板，垂直设于所述第一固定平台顶端的中部；

一块第三分隔板，垂直设于所述移动平台顶端的中部。

进一步地，所述移动平台与第一固定平台等高。

进一步地，所述受限区域台阶测试单元包括：

一个第三框架；

一个第二固定平台，设于所述第三框架内；

四个台阶踏步组件，其中一个设于所述第三框架内，顶端与所述第二固定平台衔接；各所述台阶踏步组件的倾角分别为30度、35度、40度以及45度；

一块第四分隔板，垂直设于所述第二固定平台顶端的中部；

一块第五分隔板，垂直设于所述台阶踏步组件顶端的中部。

进一步地，所述防倾覆测试单元包括：

一个侧翻支架；

两个倾斜垫高平台，分别设于所述侧翻支架的前后两侧，且倾斜的顶端与所述侧翻支架衔接；

一块侧翻板，一侧通过第二铰链与侧翻支架顶端的侧边旋转连接，旋转连接的一侧垂直设有一个第二护栏，顶端设有一条防侧滑挡条以及四块防滑块；

一个升降丝杆组件，设于所述侧翻支架上，升降端与所述侧翻板旋转连接；

一个第四变频电机，设于所述侧翻支架上，动力输出端与所述升降丝杆组件的传动端连接；

一个第三上下极限感应器，设于所述升降丝杆组件上。

进一步地，还包括：

一个工控机，分别与所述爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元以及防倾覆测试单元连接。

进一步地，所述工控机设有一个触摸显示屏以及若干个按键。

本发明的优点在于：

1、通过设置爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元、受限区域台阶测试单元以及防倾覆测试单元，设置工控机分别与爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元以及防倾覆测试单元连接；工控机通过第一变频电机即可联动爬坡能力测试单元调节爬坡板的倾斜角度，通过第二变频电机即可联动单阶越障测试单元调节障碍杆的高度，通过叉式升降平台即可调节受限区域单阶测试单元的测试高度，通过第三变频电机即可调节受限区域间隙测试单元的间隙宽度，通过第四变频电机即可调节防倾覆测试单元的侧翻板的侧翻角度，通过更换受限区域台阶测试单元中不同倾斜角度的台阶踏步组件，即可对特种作业机器人的爬台阶能力进行测试，即实现对特种作业机器人的爬坡能力、越障能力、跨越间隙能力、爬台阶能力以及防倾覆能力进行测试，且通过工控机即可自动调节测试难度，进而极大的提升了特种作业机器人移动性能测试的全面性以及便捷性。

2、通过在受限区域单阶测试单元设置若干根第一塑料管，且第一塑料管两端分别嵌入两块第一挡板之间，在受限区域间隙测试单元设置若干根第二塑料管，且第二塑料管两端分别嵌入两块第二挡板之间，即在高度方向进行堆叠，用于给特种作业机器人测试时的撞击提供缓冲，而传统上并未设置用于缓冲的塑料管，进而极大的提升了特种作业机器人性能测试的安全性。

3、通过在防倾覆测试单元的侧翻板上设置第二护栏、防侧滑挡条、防滑块以及拉绳编码器，通过第二护栏、防侧滑挡条、防滑块可对特征作业机器人进行安全防护，通过拉绳编码器可检测特征作业机器人侧翻的临界点，当特种作业机器人将要侧翻或者侧滑时，特种作业机器人会拉动拉绳编码器，而工控机检测到拉绳编码器有动作时立即停止防倾覆测试单元的工作，避免特征作业机器人侧翻损坏，进一步提升了特种作业机器人性能测试的安全性。

4、通过在防倾覆测试单元设置升降丝杆组件来联动侧翻板进行侧翻，即第四变频电机通过升降丝杆组件来控制侧翻板的侧翻，相对于传统上直接通过电机来控制侧翻，升降丝杆组件能有效提升侧翻板侧翻的稳定性以及侧翻角度调节的精度。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种特种作业机器人移动性能测试装置的电路原理框图。

图2是本发明爬坡能力测试单元的结构示意图之一。

图3是本发明爬坡能力测试单元的结构示意图之二。

图4是本发明单阶越障测试单元的结构示意图之一。

图5是本发明单阶越障测试单元的结构示意图之二。

图6是本发明受限区域单阶测试单元的结构示意图之一。

图7是本发明受限区域单阶测试单元的结构示意图之二。

图8是本发明受限区域间隙测试单元的结构示意图之一。

图9是本发明受限区域间隙测试单元的结构示意图之二。

图10是本发明受限区域台阶测试单元的结构示意图。

图11是本发明防倾覆测试单元的结构示意图。

标记说明：

100-一种特种作业机器人移动性能测试装置，1-爬坡能力测试单元，2-单阶越障测试单元，3-受限区域单阶测试单元，4-受限区域间隙测试单元，5-受限区域台阶测试单元，6-防倾覆测试单元，7-工控机，11-爬坡架，12-升降板，13-爬坡板，14-第一链条传动组件，15-第一变频电机，16-第一上下极限感应器，17-第一行程编码器，121-从动轮，131-第一铰链，132-轴承轮，133-第一护栏，21-支架，22-第二链条传动组件，23-障碍杆，24-穿轴，25-第二变频电机，26-第二上下极限感应器，27-第二行程编码器，211-升降槽，31-第一框架，32-叉式升降平台，33-第一分隔板，34-第一挡板，35-第一塑料管，36-高度刻度尺，41-第二框架，42-第二挡板，43-第二塑料管，44-第一固定平台，45-导轨，46-移动平台，47-第三变频电机，48-第二分隔板，49-第三分隔板，51-第三框架，52-第二固定平台，53-台阶踏步组件，54-第四分隔板，55-第五分隔板，61-侧翻支架，62-倾斜垫高平台，63-侧翻板，64-升降丝杆组件，65-第四变频电机，66-第三上下极限感应器，67-拉绳编码器，631-第二护栏，632-防侧滑挡条，633-防滑块，71-触摸显示屏，72-按键。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：通过设置爬坡能力测试单元1、单阶越障测试单元2、受限区域单阶测试单元3、受限区域间隙测试单元4、受限区域台阶测试单元6以及防倾覆测试单元6，设置工控机7分别与爬坡能力测试单元1、单阶越障测试单元2、受限区域单阶测试单元3、受限区域间隙测试单元4以及防倾覆测试单元6连接，以对特种作业机器人的爬坡能力、越障能力、跨越间隙能力、爬台阶能力以及防倾覆能力进行测试，且通过工控机7即可自动调节测试难度，进而提升特种作业机器人移动性能测试的全面性以及便捷性。

请参照图1至图11所示，本发明一种特种作业机器人移动性能测试装置100的较佳实施例，包括至少一爬坡能力测试单元1、至少一单阶越障测试单元2、至少一受限区域单阶测试单元3、至少一受限区域间隙测试单元4、至少一受限区域台阶测试单元5以及至少一防倾覆测试单元6；所述爬坡能力测试单元1用于对特种作业机器人(未图示)的爬坡能力进行测试；所述单阶越障测试单元2以及受限区域单阶测试单元3用于对特种作业机器人的越障能力进行测试；所述受限区域间隙测试单元4用于对特种作业机器人的跨越间隙能力进行测试；所述受限区域台阶测试单元5用于对特种作业机器人的爬台阶能力进行测试；所述防倾覆测试单元6用于对特种作业机器人的防倾覆能力进行测试；

所述爬坡能力测试单元1、单阶越障测试单元2、受限区域单阶测试单元3、受限区域间隙测试单元4、受限区域台阶测试单元5以及防倾覆测试单元6之间任意组合排列。

所述爬坡能力测试单元1包括：

一个爬坡架11，用于承载所述爬坡能力测试单元1；

一块升降板12，设有若干个从动轮121，通过所述从动轮121与爬坡架11滑动连接；所述升降板12用于联动爬坡板13的一侧进行升降，进而联动所述爬坡板13调节倾斜角度；所述从动轮121用于保障升降板12的顺畅升降；

一块爬坡板13，一端通过第一铰链131与所述升降板12连接，另一端的底部并排设有若干个轴承轮132，顶端的两侧设有第一护栏133；所述升降板12以及爬坡板13采用花纹板焊接，具有耐磨、防滑等特点，同时为了满足测试不同摩擦系数的要求，还可安装刨花板(未图示)；

一个第一链条传动组件14，设于所述爬坡架11上，并与所述升降板12连接，用于联动所述升降板12进行升降，在具体实施时可选择现有的传动组件，例如使用申请号为CN202022245180.3公开的一种升降机构；

一个第一变频电机15，设于所述爬坡架11上，动力输出端与所述第一链条传动组件14连接，用于通过所述第一链条传动组件14联动升降板12在爬坡架11上升降；

一个第一上下极限感应器16，设于所述爬坡架11上，用于感应所述升降板升降12的极限位置，保障不撞机；

一个第一行程编码器17，设于所述第一变频电机15的动力输出端，用于感应所述第一变频电机15的行程。

所述单阶越障测试单元2包括：

两个支架21，内侧至上而下设有一升降槽211；所述支架21用于承载单阶越障测试单元2；所述升降槽211用于障碍杆23的限位升降；

两个第二链条传动组件22，分别设有一所述支架21内，用于联动所述障碍杆23进行升降；

一根障碍杆23，两端分别与一所述第二链条传动组件22连接，通过所述第二链条传动组件22在升降槽211内限位滑动；

一根穿轴24，两端分别与一所述第二链条传动组件22连接，用于保障两个所述第二链条传动组件22的同步性；

一个第二变频电机25，动力输出端与其中一个所述第二链条传动组件22连接，用于给所述障碍杆23的升降提供动力，可调节所述障碍杆23升降的速度；

一个第二上下极限感应器26，设于其中一个所述支架21上，用于感应所述障碍杆23升降的极限位置，保障不撞机；

一个第二行程编码器27，设于所述第二变频电机25的动力输出端，用于感应所述第二变频电机25的行程。

所述受限区域单阶测试单元3包括：

一个第一框架31，用于承载所述受限区域单阶测试单元3；

一个叉式升降平台32，设于所述第一框架31内，表面采用花纹板(未图示)焊接，具有耐磨、防滑等特点，同时为了满足测试不同摩擦系数的要求，还可安装刨花板；

一块第一分隔板33，垂直设于所述叉式升降平台32顶端的中部，用于调节通道的宽度；

四块第一挡板34，对称设于所述第一框架31内部的两侧，用于夹持所述第一塑料管35；

若干根第一塑料管35，两端分别嵌入两块所述第一挡板34之间，即在高度方向进行堆叠，用于给特种作业机器人测试时的撞击提供缓冲，与所述叉式升降平台32等高；

一个高度刻度尺36，设于其中一块第一挡板34外侧，用于标识所述叉式升降平台32的升降高度。

所述受限区域间隙测试单元4包括：

一个第二框架41，用于承载所述受限区域间隙测试单元4；

四块第二挡板42，对称设于所述第二框架41内部的两侧，用于夹持所述第二塑料管43；

若干根第二塑料管43，两端分别嵌入两块所述第二挡板42之间，用于给特种作业机器人测试时的撞击提供缓冲；

一个第一固定平台44，设于所述第二框架41内，位于所述第二塑料管43的右侧；

一对导轨45，平行设于所述第二框架41内，位于所述第二塑料管43的左侧，与所述第二塑料管43垂直；

一个移动平台46，设于所述第二框架41内，与所述导轨45滑动连接；

一个第三变频电机47，设于所述第二框架41内，动力输出端与所述移动平台46连接，用于驱动所述移动平台46在导轨45上位移，以调节所述移动平台46和第一固定平台44的间距；

一块第二分隔板48，垂直设于所述第一固定平台44顶端的中部，用于调节通道的宽度；

一块第三分隔板49，垂直设于所述移动平台46顶端的中部，用于调节通道的宽度。

所述移动平台46与第一固定平台44等高。

所述受限区域台阶测试单元5包括：

一个第三框架51，用于承载所述受限区域台阶测试单元5；

一个第二固定平台52，设于所述第三框架51内；

四个台阶踏步组件53，其中一个设于所述第三框架51内，顶端与所述第二固定平台52衔接；各所述台阶踏步组件53的倾角分别为30度、35度、40度以及45度；

一块第四分隔板54，垂直设于所述第二固定平台52顶端的中部，用于调节通道的宽度；

一块第五分隔板55，垂直设于所述台阶踏步组件53顶端的中部，用于调节通道的宽度。

所述防倾覆测试单元6包括：

一个侧翻支架61，用于承载所述防倾覆测试单元6；

两个倾斜垫高平台62，分别设于所述侧翻支架61的前后两侧，且倾斜的顶端与所述侧翻支架61衔接，用于特种作业机器人爬上以及离开所述侧翻板63；

一块侧翻板63，一侧通过第二铰链(未图示)与侧翻支架61顶端的侧边旋转连接，旋转连接的一侧垂直设有一个第二护栏631，顶端设有一条防侧滑挡条632以及四块防滑块633；

一个升降丝杆组件64，设于所述侧翻支架61上，升降端与所述侧翻板63旋转连接，用于联动所述侧翻板63进行侧翻，并调节侧翻角度；

一个第四变频电机65，设于所述侧翻支架61上，动力输出端与所述升降丝杆组件64的传动端连接，用于给所述侧翻板63的侧翻提供动力；

一个第三上下极限感应器66，设于所述升降丝杆组件64上，用于感应所述侧翻板63的侧翻角度，即对极限位置进行感应。

所述防倾覆测试单元6还包括：

一个拉绳编码器67，设于所述侧翻板63上，并与所述工控机7连接。

利用所述防倾覆测试单元6对特种作业机器人进行测试时，先把所述侧翻板63设置成0度，把特种作业机器人开到所述侧翻板63的正中间，四块所述防滑块633限位特种作业机器人的四个轮子，所述防侧滑挡条632通过链条调节挡住特种作业机器人的侧边，所述拉绳编码器67拉出绳子一端固定在特种作业机器人上，再设定需要侧翻的角度后进行启动，所述侧翻板63慢慢往上翻到设定角度；当特种作业机器人将要侧翻或者侧滑时，特种作业机器人会拉动所述拉绳编码器67，所述工控机7检测到拉绳编码器67有动作时立即停止防倾覆测试单元6的工作。

还包括：

一个工控机7，分别与所述爬坡能力测试单元1、单阶越障测试单元2、受限区域单阶测试单元3、受限区域间隙测试单元4以及防倾覆测试单元6连接，用于控制所述特种作业机器人移动性能测试装置100的工作，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的工控机即可，并不限于何种型号，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。

所述工控机7设有一个触摸显示屏71以及若干个按键72，用于操控所述特种作业机器人移动性能测试装置100。

本发明工作原理：

所述工控机7通过第一变频电机15调节升降板12的高度，进而联动所述爬坡板13调节倾斜角度，让特种作业机器人从所述爬坡板13爬上升降板12，以对特种作业机器人的爬坡能力进行测试。

所述工控机7通过第二变频电机25联动单阶越障测试单元2调节障碍杆23的高度，让特种作业机器人翻越所述障碍杆23，以对特种作业机器人的越障能力进行测试。

通过所述工控机7调节叉式升降平台32的升降高度，并调节所述第一塑料管35的高度与叉式升降平台32的高度一致，让特种作业机器人从地面翻上所述叉式升降平台32，以对特种作业机器人的越障能力进行测试。

所述工控机7通过第三变频电机47驱动移动平台46在导轨45上位移，以调节所述移动平台46和第一固定平台44的间距，让特种作业机器人从所述移动平台46运动到第一固定平台44上，以对特种作业机器人的跨越间隙能力进行测试。

通过更换所述受限区域台阶测试单元5的不同倾角的台阶踏步组件53，让特种作业机器人从所述台阶踏步组件53爬上第二固定平台52，以对特种作业机器人的爬台阶能力进行测试。

所述工控机7通过第四变频电机65调节防倾覆测试单元6的侧翻板63的侧翻角度，让特种作业机器人从其中一个所述倾斜垫高平台62爬上侧翻板63，再从另一个所述倾斜垫高平台62驶离侧翻板63，以对特种作业机器人的防倾覆能力进行测试。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过设置爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元、受限区域台阶测试单元以及防倾覆测试单元，设置工控机分别与爬坡能力测试单元、单阶越障测试单元、受限区域单阶测试单元、受限区域间隙测试单元以及防倾覆测试单元连接；工控机通过第一变频电机即可联动爬坡能力测试单元调节爬坡板的倾斜角度，通过第二变频电机即可联动单阶越障测试单元调节障碍杆的高度，通过叉式升降平台即可调节受限区域单阶测试单元的测试高度，通过第三变频电机即可调节受限区域间隙测试单元的间隙宽度，通过第四变频电机即可调节防倾覆测试单元的侧翻板的侧翻角度，通过更换受限区域台阶测试单元中不同倾斜角度的台阶踏步组件，即可对特种作业机器人的爬台阶能力进行测试，即实现对特种作业机器人的爬坡能力、越障能力、跨越间隙能力、爬台阶能力以及防倾覆能力进行测试，且通过工控机即可自动调节测试难度，进而极大的提升了特种作业机器人移动性能测试的全面性以及便捷性。

2、通过在受限区域单阶测试单元设置若干根第一塑料管，且第一塑料管两端分别嵌入两块第一挡板之间，在受限区域间隙测试单元设置若干根第二塑料管，且第二塑料管两端分别嵌入两块第二挡板之间，即在高度方向进行堆叠，用于给特种作业机器人测试时的撞击提供缓冲，而传统上并未设置用于缓冲的塑料管，进而极大的提升了特种作业机器人性能测试的安全性。

3、通过在防倾覆测试单元的侧翻板上设置第二护栏、防侧滑挡条、防滑块以及拉绳编码器，通过第二护栏、防侧滑挡条、防滑块可对特征作业机器人进行安全防护，通过拉绳编码器可检测特征作业机器人侧翻的临界点，当特种作业机器人将要侧翻或者侧滑时，特种作业机器人会拉动拉绳编码器，而工控机检测到拉绳编码器有动作时立即停止防倾覆测试单元的工作，避免特征作业机器人侧翻损坏，进一步提升了特种作业机器人性能测试的安全性。

4、通过在防倾覆测试单元设置升降丝杆组件来联动侧翻板进行侧翻，即第四变频电机通过升降丝杆组件来控制侧翻板的侧翻，相对于传统上直接通过电机来控制侧翻，升降丝杆组件能有效提升侧翻板侧翻的稳定性以及侧翻角度调节的精度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。