CN116852419A - 一种悬臂减振机器人及减振测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬臂减振机器人及减振测试系统，应用于机器人减振技术领域。悬臂减振机器人包括：公共基座和多个机械臂，机械臂包括被动臂段、主动臂段和执行末端；被动臂段包括第一连接端和第二连接端；在第一连接端的第一预设范围内第一阻尼合金件用于衰减机械臂与公共基座之间的振动能，在第二连接端的第二预设范围内第二阻尼合金件用于衰减机械臂的振动能；其中，目标结构件组的确定方法包括：获取多个初始悬臂减振机器人的多个初始结构件组；基于初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、初始结构件组和应用策略确定目标结构件组。本发明通过第一阻尼合金件和第二阻尼合金件，保障悬臂减振机器人灵活性的同时提高减振效果。

Description

一种悬臂减振机器人及减振测试系统

技术领域

本发明涉及机器人减振技术领域，具体而言，涉及一种悬臂减振机器人及减振测试系统。

背景技术

现如今手术机器人大多采用多个机械臂并联的结构形式以满足术中的复杂操作，其中，每个机械臂通常采用多关节串联的形式增强机械臂的灵活性。然而，在实际使用过程中，由于机械臂大多较为纤细且采用悬臂结构，在某一机械臂末端与其他物体产生碰撞时，往往会引起该机械臂整体乃至其他并联机械臂的振动，不利于保障操作精度和稳定性，容易造成安全事故。

传统的悬臂机器人大多采用加装减振器的方式来提高机器人的减振效果，但是对于悬臂较为纤细的手术机器人，附加减振器会导致机器人结构过于复杂、笨重，与手术机器人结构简化、轻量化的设计要求相违背，不利于保证机器人的灵活性。

发明内容

本发明解决的问题是如何在保障机器人灵活性的同时提高减振效果。

为解决上述问题，本发明提供一种悬臂减振机器人，包括：公共基座和多个机械臂，所述机械臂包括被动臂段、主动臂段和执行末端；所述被动臂段包括第一连接端和第二连接端，所述机械臂通过所述第一连接端与所述公共基座固定连接或转动连接，所述主动臂段的一端与所述第二连接端转动连接，另一端与所述执行末端转动连接；

在所述第一连接端的第一预设范围内，所述被动臂段的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第一阻尼合金件，在所述第二连接端的第二预设范围内，所述被动臂段的至少一个结构件采用所述阻尼合金制成，作为第二阻尼合金件，其中，所述第一阻尼合金件用于衰减所述机械臂与所述公共基座之间传递的振动能，所述第二阻尼合金件用于衰减所述机械臂的振动能；

其中，由所述第一阻尼合金件和所述第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组的确定方法包括：获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组；基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组。

可选地，所述被动臂段至少包括互相连接的第一被动臂段和第二被动臂段，所述第一被动臂段与所述公共基座的连接端为所述第一连接端，所述第二被动臂段与所述主动臂段的连接端为所述第二连接端。

可选地，所述阻尼合金为铝锌合金。

可选地，在所述获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组之前，还包括：

构建多个采用所述阻尼合金制成的多个结构件，得到多个测试结构件，其中，多个所述测试结构件与所述第一预设范围内和所述第二预设范围内所述被动臂段的多个结构件相对应；

基于多个所述测试结构件，构建多个所述初始悬臂减振机器人，其中，所述初始悬臂减振机器人包括所述公共基座以及与多个所述机械臂结构相同的多个初始机械臂，每个所述初始机械臂包括的初始被动臂段具有至少两个所述测试结构件，分别作为所述第一初始阻尼合金件和所述第二初始阻尼合金件，每个所述初始悬臂减振机器人中的所述初始结构件组不同。

可选地，所述外部激励包括锤击激励；在所述基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组之前，还包括：

将所述初始悬臂减振机器人的任意一个所述初始机械臂作为目标机械臂，多个所述初始悬臂减振机器人的所述目标机械臂相对应；

当所述目标机械臂受到所述锤击激励后，获取所述振动信息，其中，所述振动信息包括时域加速度信息、振动衰减时间信息和自功率谱密度信息中的至少一项。

可选地，所述基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组，包括：

基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息；

将所述目标振动信息对应的所述初始结构件组作为备选结构件组；

基于所述应用策略和所述备选结构件组确定所述目标结构件组，其中，所述应用策略包括将所述测试结构件对应的结构尺寸最大的备选结构件组作为所述目标结构件组。

可选地，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，包括：

当所述振动信息为所述时域加速度信息时，将加速度小于预设加速度阈值时所需的第一衰减时间小于第一时间阈值的所述时域加速度信息作为所述目标振动信息。

可选地，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当所述振动信息为所述振动衰减时间信息时，将振动幅值小于预设的第一幅值阈值时所需的第二衰减时间小于第二时间阈值的所述振动衰减时间信息作为目标振动信息。

可选地，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当所述振动信息为所述自功率谱密度信息时，将预设固有频率处对应的振动幅值小于预设第二幅值阈值的所述自功率谱密度信息作为所述目标振动信息。

本发明通过第一阻尼合金件衰减机械臂与公共基座之间传递的振动能，能够隔离机械臂与公共基座之间振动的传递，实现多个机械臂之间的隔振效果；通过第二阻尼合金件衰减单个机械臂的振动能，实现单个机械臂的减振效果。在此基础上，进一步确定由第一阻尼合金件和第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组，通过获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组，得到采用阻尼合金制成的至少两个结构件的多种组合，为后续确定目标结构件组提供了基础依据；不同初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息能够反映应用阻尼合金的不同初始结构件组能够达到的减振效果，为目标结构组的选取提供了准确的量化参考；在振动信息的基础上结合预设的应用策略，提高目标结构件组选取的合理性，有利于确保悬臂减振机器人的平稳运行。本发明无需额外加装减振器等减振机构即可实现较好减振效果，有利于保障悬臂减振机器人的轻量化和灵活性。

本发明还提供一种减振测试系统，其特征在于，应用于如上所述的悬臂减振机器人，所述减振测试系统包括：

激励模块，其用于向多个初始悬臂减振机器人施加外部激励；

采集模块，其用于获取所述初始悬臂减振机器人受到所述外部激励后的振动信息。

本发明提供的减振测试系统与悬臂减振机器人相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的悬臂减振机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例的悬臂减振机器人的另一结构示意图；

图3为本发明实施例的对照悬臂机器人和初始悬臂减振机器人R1的时域加速度变化对比图；

图4为本发明实施例的初始悬臂减振机器人R2的时域加速度变化示意图；

图5为本发明实施例的初始悬臂减振机器人R3的时域加速度变化示意图；

图6为本发明实施例的初始悬臂减振机器人R4的自功率谱密度变化示意图；

图7为本发明实施例的初始悬臂减振机器人R5的自功率谱密度变化示意图。

附图标记说明：

1-公共基座；2-机械臂；21-被动臂段；22-主动臂段；23-执行末端；211-第一被动臂段；212-第二被动臂段；C1-第一连接端；C2-第二连接端。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

如图1所示，本发明一实施例提供一种悬臂减振机器人，包括：公共基座1和多个机械臂2，机械臂2包括被动臂段21、主动臂段22和执行末端23；被动臂段21包括第一连接端C1和第二连接端C2，机械臂2通过第一连接端C1与公共基座1固定连接或转动连接，主动臂段22的一端与第二连接端C2转动连接，另一端与执行末端23转动连接；

在第一连接端C1的第一预设范围内，被动臂段21的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第一阻尼合金件，在第二连接端C2的第二预设范围内，被动臂段21的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第二阻尼合金件，其中，第一阻尼合金件用于衰减机械臂2与公共基座1之间传递的振动能，第二阻尼合金件用于衰减机械臂2的振动能；

其中，由第一阻尼合金件和第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组的确定方法包括：获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组；基于初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、初始结构件组和预设的应用策略，确定目标结构件组。

具体地，应用于手术的悬臂减振机器人的公共基座1上一般安装有多个机械臂2，机械臂2由依次连接的被动臂段21、主动臂段22和执行末端23组成。被动臂段21表示不常运动的臂段，主要起到支撑作用；主动臂段22表示经常需要运动的臂段，主要起到调整执行末端23位置的作用；执行末端23表示携带末端器械辅助手术的部位，对于不同的机械臂2，执行末端23对应的器械类型有所不同。被动臂段21包括第一连接端C1和第二连接端C2，机械臂2通过被动臂段21的第一连接端C1与公共基座1固定连接或转动连接，第二连接端C2与主动臂段22的一端转动连接，主动臂段22的另一端与执行末端23转动连接。

具体地，机械臂2与公共基座1可以固定连接或转动连接，当机械臂2与公共基座1固定连接时，第一连接端C1表示被动臂段21中与公共基座1固定连接部位上的任一点；机械臂2与公共基座1的转动连接可以通过二者之间的活动关节实现，此时第一连接端C1表示被动臂段21中与二者之间活动关节连接的部位上的任一点，优选地，第一连接端C1选取连接部位中距离第二连接端C2最远或最近的点。而在机械臂2中，被动臂段21与主动臂段22的转动连接也可以通过二者之间的活动关节间接实现，本发明所指第二连接端C2表示被动臂段21中与二者之间活动关节连接部位上的任一点，优选地，第二连接端C2选取连接部位中距离第一连接端C1最远或最近的点。

具体地，本发明所指阻尼合金表示能够将振动能转化为自身内能实现振动衰减的合金，例如，锰铜合金、镍钛合金和铝锌合金等。本发明所指第一预设范围表示以第一连接端C1为圆心，预设距离为半径构成的球体范围，本发明所指第二预设范围表示以第二连接端C2为圆心，预设距离为半径构成的球体范围，其中，预设距离可以根据被动臂段21的实际长度确定，例如，预设距离可以等于被动臂段21整体长度的五分之一。在第一连接端C1的第一预设范围内，被动臂段21的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第一阻尼合金件。由于阻尼合金可将振动能转化为自身的内能，因此第一阻尼合金件可以吸收机械臂2与公共基座1之间振动的传递，一方面避免由于该机械臂2末端受到碰撞导致该机械臂2的振动通过公共基座1传递给其他机械臂2，另一方面可以吸收由公共基座1传递的其他机械臂2的振动，避免其他机械臂2的振动传递到该机械臂2上，进而实现多个机械臂2之间的隔振效果。在第二连接端C2的第二预设范围内，被动臂段21的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第二阻尼合金件。由于机器人的执行末端23在实际操作中需要与其他物体进行接触，容易受到碰撞或干涉，这些都会到导致悬臂结构产生振动，对于悬臂减振机器人来说，主要起到支撑作用的被动臂段21相较于主动臂段22和执行末端23更靠近安装位置(即公共基座1)，在第一连接端C1和第二连接端C2附近被动臂段21的振动幅度虽然更小，但其负载较大，形变程度更大，因此在第二连接端C2的第二预设范围内，阻尼合金件在单位时间内能够转化的内能更多，衰减机械臂2振动能的效果更好。由于悬臂的放大作用，被动臂段21处较小的振动幅度就能引起执行末端23较大的振动幅度，而第一阻尼合金件和第二阻尼合金件可通过快速减弱被动臂段处的振动幅度来快速减弱执行末端23的振动幅度，进而快速稳定执行末端23，实现更好的单个机械臂2的减振效果。

在一实施例中，本发明所指目标结构件组表示第一阻尼合金件和第二阻尼合金件对应的至少两个结构件的组合；本发明所指初始结构件组表示第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的至少两个结构件的组合，目标结构件组和初始结构件组可以用结构件的代号组合表示，例如，目标结构件组表示为：结构件A1和结构件B2。本发明所指振动信息可以包括初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动幅度、振动频率、振动时间等信息。由于第一连接端C1的第一预设范围内以及第二连接端C2的第二预设范围内包含多个结构件，阻尼合金具体应用在哪些结构件上需要进一步确定，即由第一阻尼合金件和第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组需要进一步确定。每个初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件的对应结构件组成的初始组合不同，对应能够达到的减振效果也有所不同。分别获取不同的初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息，结合其对应的初始结构件组以及预设的应用策略即可确定目标结构件组。例如，第一连接端C1的第一预设范围内包含两个结构件，分别为A1和A2，第二连接端C2的第二预设范围内包含两个结构件分别为B1和B2。基于此可以建立至少四个初始悬臂减振机器人，对应至少四个初始结构件组，即：A1和B1；A1和B2；A2和B1；A2和B2。预设的应用策略可以包括选取振动幅值最小的或结构件数量最少的初始结构件组作为目标结构件组。可以获取上述四个初始悬臂减振机器人受到相同的外部激励后的振动幅值，假设A2和B2这一初始结构件组对应的振动幅值最小，则可以选取该初始结构件组作为目标结构件组，确定悬臂减振机械人中第一阻尼合金件对应结构件A2，第二阻尼合金对应结构件B2。

应当理解的是，区别于现有技术中在机械臂2的各关节处附加粘弹性材料进行减振的方法，本实施例无需额外增加零件，无需考虑加装零件后的装配问题。粘弹性材料易于老化，在一定时间内便失去减振效果，且动态力学性能不具备可控性，不利于机械臂2的长时间稳定运行。而本实施例仅需将被动臂段21中第一连接端C1和第二连接端C2附近的结构件替换成阻尼合金材料即可实现单个机械臂2的减振和多个机械臂2的隔振，保障装配精度且力学性能优良，有利于悬臂减振机器人长时间稳定运行。同时，本实施例中被动臂段21的第一连接端C1和第二连接端C2附近的结构件相较于关节处零部件的形变程度更大，采用阻尼合金进行振动衰减的效果更好，有利于提高减振效率。而相较于通体采用阻尼合金制成的悬臂机器人，本实施例中最少只需要选取两个采用阻尼合金制成的结构件即可实现较佳地减振效果，有利于降低减振成本，还有利于保障机械臂2的结构钢性，避免通体采用阻尼合金造成的结构强度不足的问题。

在本实施例中，第一阻尼合金件用于衰减机械臂2与公共基座1之间传递的振动能，能够隔离机械臂2与公共基座1之间振动的传递，实现多个机械臂2之间的隔振效果；第二阻尼合金件用于衰减机械臂2的振动能，实现单个机械臂2的减振效果。在此基础上，进一步确定由第一阻尼合金件和第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组，通过获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组，得到采用阻尼合金制成的至少两个结构件的多种组合，为后续确定目标结构件组提供了基础依据；不同初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息能够反映不同初始结构件组能够达到的减振效果，为目标结构组的选取提供了准确的量化参考；在振动信息的基础上结合预设的应用策略，提高目标结构件组选取的合理性，有利于确保悬臂减振机器人的平稳运行。本发明无需额外加装减振器等减振机构即可实现较好减振效果，有利于保障悬臂减振机器人的轻量化和灵活性。

可选地，如图2所示，被动臂段21至少包括互相连接的第一被动臂段211和第二被动臂段212，第一被动臂段211与公共基座1的连接端为第一连接端C1，第二被动臂段212与主动臂段22的连接端为第二连接端C2。

在本实施例中，悬臂减振机器人一般为多关节机器人，其被动臂段21至少包括互相连接的第一被动臂段211和第二被动臂段212，对于此类悬臂减振机器人，其第一被动臂段211与公共基座1的连接端为第一连接端C1，第二被动臂段212与主动臂段22的连接端为第二连接端C2，有利于保障悬臂减振机器人的减振效果。

可选地，阻尼合金为铝锌合金。

在本实施例中，悬臂减振机器人中阻尼合金的选用还需要兼顾加工难易性和结构强度等因素，在考虑密度、抗拉强度、屈服强度相当的情况下，优先选用阻尼较高、密度较低、强度较高的铝锌合金，保障结构强度的同时，有利于减轻悬臂减振机器人的自身重量。

可选地，在获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组之前，还包括：

构建多个采用阻尼合金制成的多个结构件，得到多个测试结构件，其中，多个测试结构件与第一预设范围内和第二预设范围内被动臂段21的多个结构件相对应；

基于多个测试结构件，构建多个初始悬臂减振机器人，其中，初始悬臂减振机器人包括公共基座1以及与多个机械臂2结构相同的多个初始机械臂，每个初始机械臂包括的初始被动臂段具有至少两个测试结构件，分别作为第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件，每个初始悬臂减振机器人中的初始结构件组不同。

具体地，构建与第一预设范围内和第二预设范围内被动臂段21的多个结构件相对应的多个采用阻尼合金制成的测试结构件，并基于多个测试结构件构建多个初始悬臂减振机器人。其中，本发明所指初始悬臂减振机器人与本发明的悬臂减振机器人结构相同，区别仅在于初始悬臂减振机器人中阻尼合具体应用的结构件有很多种组合方式。为确定阻尼合金具体应用在初始被动臂段的哪些结构件上(即确定目标结构件组)，可以对不同的初始结构件组进行振动测试以获取振动信息进行定量分析。例如，第一预设范围内和第二预设范围内被动臂段21包含三个结构件，基于此构建三个采用阻尼合金制成的测试结构件，分别对应第一预设范围内的结构件A1，以及第二预设范围内的两个结构件B1、B2。与机械臂2的被动臂段21相对应，每个初始机械臂的初始被动臂段的第一预设范围内包括至少一个测试结构件作为第一初始阻尼合金件，初始被动臂段对应的第二预设范围内至少一个测试结构件作为第二初始阻尼合金件。因此，可以构建三个不同的初始悬臂减振机器人，对应的三个初始结构件组分别为：A1和B1；A1和B2；A1、B1和B2。

应当理解的是，由于不同的初始悬臂减振机器人之间的区别仅在于对应的初始结构件组不同，因此仅需在同一个初始悬臂减振机器人中替换不同的初始结构件组对应的测试结构件即可得到多个不同的初始悬臂减振机器人，在降低成本的同时还能提高获取振动信息的效率。

在本实施例中，多个测试结构件与第一预设范围内和第二预设范围内被动臂段21的多个结构件相对应，基于此构建的多个初始悬臂减振机器人能够为后续目标结构件组的确定提供准确、可靠的依据，提高阻尼合金应用的合理性。

可选地，外部激励包括锤击激励；在基于初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、初始结构件组和预设的应用策略，确定目标结构件组之前，还包括：

将初始悬臂减振机器人的任意一个初始机械臂作为目标机械臂，多个初始悬臂减振机器人的目标机械臂相对应；

当目标机械臂受到锤击激励后，获取振动信息，其中，振动信息包括时域加速度信息、振动衰减时间信息和自功率谱密度信息中的至少一项。

具体地，本发明所指锤击激励表示采用激励锤对机械臂2施加的激励，锤击激励更加符合机械臂2实际工作中受到的碰撞，能够较为准确地模拟出真实的振动情况。由于悬臂减振机器人多采用平面结构，因此激励方向重点为垂向和侧向。将初始悬臂减振机器人的任意一个机械臂2作为目标机械臂接受锤击激励，多个初始悬臂减振机器人的目标机械臂相对应，例如，初始悬臂减振机器人具有三个在公共基座1上由上至下依次排列的初始机械臂，分别为1号初始机械臂、2号初始机械臂和3号初始机械臂，选择3号初始机械臂为目标机械臂，则不同的初始悬臂减振机器人中目标机械臂均为3号初始机械臂，有利于保障振动信号的合理性。当目标机械臂受到锤击激励后，可以通过检测装置获取振动信息，例如，可以在上述三个初始机械臂的初始执行末端的同一位置分别设置加速度检测装置或位移检测装置，当目标机械臂受到锤击激励后，获取加速度信号或位移信号，结合上述信号的采集时间即可得到时域加速度信息或振动衰减时间信息或自功率谱密度信息。目标机械臂受到锤击激励的位置可以对应机械臂2中被动臂段21、主动臂段22或执行末端23上的任一处；优选地，为保证振动测试的一致性，选择执行末端23对应的初始执行末端作为接受锤击激励的位置。

在本实施例中，采用锤击激励更加符合机械臂2实际工作中受到的碰撞，能够较为准确地模拟出真实的振动情况，能够同时判断测试结构件对于单个初始机械臂的减振效果以及多个初始机械臂之间的隔振效果，有利于保证目标结构件组的合理性。

可选地，基于初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、初始结构件组和预设的应用策略，确定目标结构件组，包括：

基于振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息；

将目标振动信息对应的初始结构件组作为备选结构件组；

基于应用策略和备选结构件组确定目标结构件组，其中，应用策略包括将测试结构件对应的结构尺寸最大的备选结构件组作为目标结构件组。

具体地，振动信息可以反映不同初始结构件组对于单个机械臂2的减振以及多个机械臂2之间的隔振效果，基于振动信息和预设的筛选策略可以将减振效果较差的初始结构件组剔除，得到的目标振动信息对应的初始结构件组作为备选结构件组，便于进一步从中选取适当的阻尼合金应用结构件的组合。阻尼合金在机械臂2中的应用除了要考虑其减振效果，还需要综合结构件的尺寸、数量、加工难易程度以及结构强度要求等，减振效果最好的初始结构件组并不一定就是最优的组合。例如，应用策略要求较高的结构强度以及较低的减振成本，若备选结构件组包括两组，第一组中包括三个测试结构件，第二组中包括两个测试结构件，出于结构强度、减振成本等角度考虑，优选采用第二组作为目标结构件组。例如，应用策略要求阻尼合金应用的结构件结构简单可靠性强，则可以选择结构简单且结构尺寸较大的测试结构件所对应的初始结构件组作为目标结构件组，提高振动能传递路径经过第一阻尼合金件和第二阻尼合金件的长度，减振效果更好。

在本实施例中，基于振动信息和预设的筛选策略可以将减振效果较差的初始结构件组剔除，保障目标结构件组的减振效果。在此基础上结合应用策略确定目标结构件组，保障了目标结构件组选取的合理性，有利于兼顾悬臂减振机器人的减振效果和结构强度，进而保障悬臂减振机器人长期运行的稳定性。

可选地，基于振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，包括：

当振动信息为时域加速度信息时，将加速度小于预设加速度阈值时所需的第一衰减时间小于第一时间阈值的时域加速度信息作为目标振动信息。

具体地，本发明所指时域加速度信息表示初始悬臂减振机器人的目标机械臂(如初始执行末端)受到锤击激励后产生振动，其初始执行末端在不同时刻对应的加速度，加速度能够快速衰减表示减振效果较好。

可选地，为便于更加直观的定性评价不同初始结构件组是否具有减振效果，可以构建一个不采用阻尼合金的对照悬臂机器人。如图3所示，图中横坐标表示采集时间，纵坐标表示加速度。曲线S1表示对照悬臂机器人目标机械臂对应的时域加速度信息，曲线S2表示初始悬臂减振机器人R1的目标机械臂对应的时域加速度信息，曲线S2的加速度相较于曲线S1的加速度迅速衰减，由此可见，本实施例中在第一连接端C1和第二连接端C2的附近采用阻尼合金，可以起到较佳地减振效果。

在一实施例中，加速度阈值可以根据初始悬臂减振机器人的实际结构及质量设定，本实施例中，加速度阈值应小于1m/m²，优选地，加速度阈值等于0.5m/m²；第一时间阈值应低于6s，优选地，第一时间阈值等于5s。如图4所示，图中横坐标表示采集时间，纵坐标表示加速度，图中曲线S3表示初始悬臂减振机器人R2的目标机械臂受到锤击激励后产生的时域加速度信息。如图5所示，图中横坐标表示采集时间，纵坐标表示加速度，图中曲线S4表示初始悬臂减振机器人R3的目标机械臂受到锤击激励后产生的时域加速度信息，在相同的锤击激励下，当加速度衰减到0.5m/m²以下时,曲线S3对应需要的衰减时间为6.3s，曲线S4对应需要的衰减时间为4.6s。因此，可以将初始悬臂减振机器人R3受到锤击激励后的振动信息作为目标振动信息。

在本实施例中，采用时域加速度信息能够定量分析初始悬臂减振机器人的减振效果，将第一时间阈值内加速度能够衰减到预设加速度阈值以下的振动信息作为目标振动信息，有利于剔除减振效果较差的初始结构件组，保障后续目标结构件组的减振效果。

可选地，基于振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当振动信息为振动衰减时间信息时，将振动幅值小于预设的第一幅值阈值时所需的第二衰减时间小于第二时间阈值的振动衰减时间信息作为目标振动信息。

具体地，本发明所指振动衰减时间信息表示初始悬臂减振机器人的目标机械臂(如初始执行末端)受到锤击激励后产生振动，其执行末端23在不同时刻对应的振动幅值，振动幅值可以通过位移检测装置获取，振动幅值能够快速衰减表示减振效果较好。第一幅值阈值和第二时间阈值可以根据初始悬臂减振机器人的结构尺寸、质量等进行设定，优选地，本实施例中，第一幅值阈值等于0.05m，第二时间阈值等于5s。

在本实施例中，采用振动衰减时间信息能够定量分析初始悬臂减振机器人的减振效果，将第二时间阈值内振动幅值能够衰减到预设的第一幅值阈值以下的振动信息作为目标振动信息，有利于剔除减振效果较差的初始结构件组，保障后续目标结构件组的减振效果。

可选地，基于振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当振动信息为自功率谱密度信息时，将预设固有频率处对应的振动幅值小于预设第二幅值阈值的自功率谱密度信息作为目标振动信息。

具体地，加速度信号可以转换为自功率谱密度，例如，将加速度信号发送给频谱分析设备，即可得到自功率谱密度，进而对初始悬臂减振机器人固有频率不同初始结构件组的减振效果进行分析。其中，固有频率可以通过测试获取，优选地，本实施例中初始悬臂减振机器人的固有频率为25HZ和40HZ。第二幅值阈值可以根据初始悬臂减振机器人的结构尺寸、质量等进行设定，优选地，本实施例中，在25HZ和40HZ处第二幅值阈值等于0.1m。如图6所示，图中横坐标表示频率，纵坐标表示振动幅值，图中曲线组S5表示初始悬臂减振机器人R4的目标机械臂受到锤击激励后，该初始悬臂减振机器人的五个初始机械臂分别对应的自功率谱密度信息。如图7所示，图中横坐标表示频率，纵坐标表示振动幅值，图中曲线组S6表示初始悬臂减振机器人R5的目标机械臂受到锤击激励后，该初始悬臂减振机器人的五个初始机械臂对应的自功率谱密度信息。从图6和图7中可以看出，曲线组S6相较于曲线组S5在25HZ和40HZ左右的固有频率处振动幅值的峰值降低了约一半以上，曲线组S6在25HZ和40HZ处对应的振动幅值均低于0.1m，因此，可以将初始悬臂减振机器人R5受到锤击激励后的振动信息作为目标振动信息。

应当理解的是，上述提到的初始悬臂减振机器人R1、R2、R3、R4、R5结构相同，区别仅在于上述初始悬臂减振机器人中的初始结构件组不同。

在本实施例中，采用自功率谱密度信息能够定量分析初始悬臂减振机器人的减振效果，将预设固有频率处对应的振动幅值小于预设第二幅值阈值的自功率谱密度信息作为目标振动信息，有利于剔除减振效果较差的初始结构件组，保障后续目标结构件组的减振效果。

本发明一实施例提供一种减振测试系统，应用于如上所述的悬臂减振机器人，减振测试系统包括：

激励模块，其用于向多个初始悬臂减振机器人施加外部激励；

采集模块，其用于获取初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息。

具体地，激励模块用于向多个初始悬臂减振机器人施加外部激励，例如，可以采用激励锤向多个初始悬臂减振机器人施加锤击激励。采集模块用于获取初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息，例如，可以通过加速度检测装置或速度检测装置采集初始悬臂减振机器人受到外部激励后的时域加速度信息或振动衰减时间信息，也可以将加速度信息输入到频谱分析装置中，得到对应的自功率谱密度信息。

本实施例中的减振测试系统与悬臂减振机器人能够达到的有益效果基本相同，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种悬臂减振机器人，其特征在于，包括：公共基座(1)和多个机械臂(2)，所述机械臂(2)包括被动臂段(21)、主动臂段(22)和执行末端(23)；所述被动臂段(21)包括第一连接端(C1)和第二连接端(C2)，所述机械臂(2)通过所述第一连接端(C1)与所述公共基座(1)固定连接或转动连接，所述主动臂段(22)的一端与所述第二连接端(C2)转动连接，另一端与所述执行末端(23)转动连接；

在所述第一连接端(C1)的第一预设范围内，所述被动臂段(21)的至少一个结构件采用阻尼合金制成，作为第一阻尼合金件，在所述第二连接端(C2)的第二预设范围内，所述被动臂段(21)的至少一个结构件采用所述阻尼合金制成，作为第二阻尼合金件，其中，所述第一阻尼合金件用于衰减所述机械臂(2)与所述公共基座(1)之间传递的振动能，所述第二阻尼合金件用于衰减所述机械臂(2)的振动能；

其中，由所述第一阻尼合金件和所述第二阻尼合金件对应的结构件组成的目标结构件组的确定方法包括：获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组；基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组。

2.根据权利要求1所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述被动臂段(21)至少包括互相连接的第一被动臂段(211)和第二被动臂段(212)，所述第一被动臂段(211)与所述公共基座(1)的连接端为所述第一连接端(C1)，所述第二被动臂段(212)与所述主动臂段(22)的连接端为所述第二连接端(C2)。

3.根据权利要求1所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述阻尼合金为铝锌合金。

4.根据权利要求1-3任一项所述的悬臂减振机器人，其特征在于，在所述获取多个预设的初始悬臂减振机器人中由第一初始阻尼合金件和第二初始阻尼合金件对应的结构件组成的多个初始结构件组之前，还包括：

构建多个采用所述阻尼合金制成的多个结构件，得到多个测试结构件，其中，多个所述测试结构件与所述第一预设范围内和所述第二预设范围内所述被动臂段(21)的多个结构件相对应；

基于多个所述测试结构件，构建多个所述初始悬臂减振机器人，其中，所述初始悬臂减振机器人包括所述公共基座(1)以及与多个所述机械臂(2)结构相同的多个初始机械臂，每个所述初始机械臂包括的初始被动臂段具有至少两个所述测试结构件，分别作为所述第一初始阻尼合金件和所述第二初始阻尼合金件，每个所述初始悬臂减振机器人中的所述初始结构件组不同。

5.根据权利要求4所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述外部激励包括锤击激励；在所述基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组之前，还包括：

将所述初始悬臂减振机器人的任意一个所述初始机械臂作为目标机械臂，多个所述初始悬臂减振机器人的所述目标机械臂相对应；

当所述目标机械臂受到所述锤击激励后，获取所述振动信息，其中，所述振动信息包括时域加速度信息、振动衰减时间信息和自功率谱密度信息中的至少一项。

6.根据权利要求5所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述基于所述初始悬臂减振机器人受到外部激励后的振动信息、所述初始结构件组和预设的应用策略，确定所述目标结构件组，包括：

基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息；

将所述目标振动信息对应的所述初始结构件组作为备选结构件组；

基于所述应用策略和所述备选结构件组确定所述目标结构件组，其中，所述应用策略包括将所述测试结构件对应的结构尺寸最大的备选结构件组作为所述目标结构件组。

7.根据权利要求6所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，包括：

当所述振动信息为所述时域加速度信息时，将加速度小于预设加速度阈值时所需的第一衰减时间小于第一时间阈值的所述时域加速度信息作为所述目标振动信息。

8.根据权利要求6所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当所述振动信息为所述振动衰减时间信息时，将振动幅值小于预设的第一幅值阈值时所需的第二衰减时间小于第二时间阈值的所述振动衰减时间信息作为目标振动信息。

9.根据权利要求6所述的悬臂减振机器人，其特征在于，所述基于所述振动信息和预设的筛选策略，得到目标振动信息，还包括：

当所述振动信息为所述自功率谱密度信息时，将预设固有频率处对应的振动幅值小于预设第二幅值阈值的所述自功率谱密度信息作为所述目标振动信息。

10.一种减振测试系统，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的悬臂减振机器人，所述减振测试系统包括：

激励模块，其用于向多个初始悬臂减振机器人施加外部激励；

采集模块，其用于获取所述初始悬臂减振机器人受到所述外部激励后的振动信息。