无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备

摘要

本发明公开了一种无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，包括第一耳座、第二耳座、第一扭力杆、第二扭力杆、夹具、绝对式角位移数字编码器、力矩传感器、行星减速器和伺服电机，第一耳座和第二耳座相对间隔开地设置；第一扭力杆可转动地支撑在第一耳座上，第二扭力杆可转动地支撑在第二耳座上；夹具设置在第一耳座和第二耳座之间，夹具的一端与第一扭力杆的一端固定且另一端与第二扭力杆的一端固定；绝对式角位移数字编码器设置在第二扭力杆外端面上；力矩传感器一端与第一扭力杆另一端固定且另一端与行星减速器一端固定；伺服电机与行星减速器的另一端固定。本发明实现了在实验室内对无人摩托主动平衡装置载荷和寿命进行半实物仿真实验。

权利要求

1.一种无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，包括：

耳座，所述耳座包括第一耳座和第二耳座，所述第一耳座和所述第二耳座相对间隔开地设置；

扭力杆，所述扭力杆包括第一扭力杆和第二扭力杆，所述第一扭力杆和所述第二扭力杆同轴设置，所述第一扭力杆可转动地支撑在所述第一耳座上，所述第二扭力杆可转动地支撑在所述第二耳座上；

夹具，所述夹具用于安装待测试的无人摩托主动平衡装置，所述夹具设置在所述第一耳座和所述第二耳座之间，所述夹具的一端与所述第一扭力杆的一端固定，所述夹具的另一端与所述第二扭力杆的一端固定；

绝对式角位移数字编码器，所述绝对式角位移数字编码器设置在所述第二扭力杆外端面上，用于实时测量所述第二扭力杆的转角；

力矩传感器，所述力矩传感器的一端与所述第一扭力杆的另一端固定，用于实时测量无人摩托主动平衡装置所反馈回的力矩大小；

行星减速器，所述行星减速器的一端与所述力矩传感器的另一端固定；

伺服电机，所述伺服电机与所述行星减速器的另一端固定。

2.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述伺服电机为高动态特性的大扭矩输出轴式电机。

3.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述伺服电机通过第一键与所述行星减速器固定。

4.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述行星减速器为采用高效率低速比的二级减速模式的行星减速器。

5.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，还包括联轴器，所述行星减速器的一端通过所述联轴器与所述力矩传感器的另一端固定。

6.根据权利要求5所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述联轴器为膜片式联轴器。

7.根据权利要求5所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，还包括壳体，所述壳体设置在所述行星减速器与所述第一耳座之间，且所述壳体的一端与所述行星减速器固定，所述壳体的另一端与所述第一耳座固定，所述联轴器以及所述力矩传感器的部分区段位于所述壳体内。

8.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述力矩传感器通过第二键与所述第一扭力杆固定连接。

9.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，所述夹具采用一面两销式锁紧方式通过锁紧螺母固定待测试无人摩托主动平衡装置。

10.根据权利要求1所述的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，其特征在于，还包括上位机和伺服电机驱动器，所述上位机分别与所述伺服电机驱动器、所述绝对式角位移数字编码器和所述力矩传感器电连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机电连接以驱动所述伺服电机；其中，所述上位机接收所述绝对式角位移数字编码器实时反馈来的角度测量结果计算出理论的扭力矩，所述上位机接收所述力矩传感器实施反馈来的实际测量的扭力矩，并将实际测量的扭力矩与计算出理论的扭力矩进行误差分析，计算出控制量，根据所述控制量继续控制伺服电机输出的扭矩，直到所述力矩传感器实际测量的扭矩结果与计算出理论的扭矩值相等。

说明书

无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备

技术领域

[0001] 本发明涉及无人摩托主动平衡装置测试技术领域，尤其是涉及一种无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备。

背景技术

[0002] 无人摩托具有高机动性、高越野性等普通汽车不具备的技术优势，可以胜任物流运输、自动巡航等特殊任务。而无人摩托的主动平衡装置是实现无人摩托静止与变姿态前进下的核心调姿部件。其受载动态特性与使用寿命要求较高，需要对无人摩托的主动平衡装置进行相关性能测试，以满足使用要求。

[0003] 在早期的高动态特性负载模拟实验中，均为全实物实验，实验不仅造成了大量人力、物力和时间上的浪费，且具有较强的破坏性。同时，由于环境因素的影响，会导致实验数据不全面，难以获得正确的负载反馈趋势，从而影响科研及研发进度。因此，无人摩托主动平衡装置的载荷和寿命测试设备有很高的经济与产品价值。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种无人摩托主动平衡装置载荷和寿命测试设备，实现在实验室内对无人摩托主动平衡装置的载荷和寿命进行半实物仿真实验。

[0005] 根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，包括：

[0006] 耳座，所述耳座包括第一耳座和第二耳座，所述第一耳座和所述第二耳座相对间隔开地设置；

[0007] 扭力杆，所述扭力杆包括第一扭力杆和第二扭力杆，所述第一扭力杆和所述第二扭力杆同轴设置，所述第一扭力杆可转动地支撑在所述第一耳座上，所述第二扭力杆可转动地支撑在所述第二耳座上；

[0008] 夹具，所述夹具用于安装待测试的无人摩托主动平衡装置，所述夹具设置在所述第一耳座和所述第二耳座之间，所述夹具的一端与所述第一扭力杆的一端固定，所述夹具的另一端与所述第二扭力杆的一端固定；

[0009] 绝对式角位移数字编码器，所述绝对式角位移数字编码器设置在所述第二扭力杆外端面上，用于实时测量所述第二扭力杆的转角；

[0010] 力矩传感器，所述力矩传感器的一端与所述第一扭力杆的另一端固定，用于实时测量无人摩托主动平衡装置所反馈回的力矩大小；

[0011] 行星减速器，所述行星减速器的一端与所述力矩传感器的另一端固定；

[0012] 伺服电机，所述伺服电机与所述行星减速器的另一端固定。

[0013] 根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备，具有如下的优点：第一、通过模拟真实的无人摩托越野路况，实现了在实验室内对无人摩托主动平衡装置的载荷和寿命进行半实物仿真实验，大大地减少了人力、物力和时间的浪费；第二，通过绝对式角位移数字编码器可以实时测量第二扭力杆的转角，从而可以计算出理论的扭矩值；通过力矩传感器可以实时测量第一扭力杆反馈回的扭力矩；由此，通过将实际测量的扭力矩与上述计算出理论的扭矩值进行比较，作出误差分析以获得控制量，通过该控制量可控制伺服电机输出的扭矩，直到实际测量的扭力矩与计算出理论的扭矩相等，从而使得伺服电机输出的扭矩符合实际的加载需求，这样通过获得正确地负载反馈趋势，可以实现对无人摩托主动平衡装置的载荷与寿命测试，测试实验数据准确；第三、体积小、结构简单、易维护、易制造、系统响应速度快，能够准确地按照载荷谱实现高频换向力矩加载状态；第四、在高速时能够实现小信号加载，设备跟踪能力与加载精度强；第五、适应各种无人摩托主动平衡装置的加载接口，能够对不同转动惯量的主动平衡装置进行快速地更换与响应；第六、实验证明，可以面向100kg以上重型无人摩托平衡控制需求的无人主动平衡装置且针对能够产生30NMS角动量的无人摩托主动平衡装置进行载荷与寿命测试；能够满足每0.3s即可使无人摩托主动平衡装置100从倾角60°位置运动到-60°位置，在此期间可以实现加速、匀速、减速的伺服电机运动，并增添反向电流实现迅速换向。

[0014] 根据本发明的一个实施例，所述伺服电机为高动态特性的大扭矩输出轴式电机。

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述伺服电机通过第一键与所述行星减速器固定。

[0016] 根据本发明的一个实施例，所述行星减速器为采用高效率低速比的二级减速模式的行星减速器。

[0017] 根据本发明的一个实施例，还包括联轴器，所述行星减速器的一端通过所述联轴器与所述力矩传感器的另一端固定。

[0018] 根据本发明进一步的实施例，所述联轴器为膜片式联轴器。

[0019] 根据本发明进一步的实施例，还包括壳体，所述壳体设置在所述行星减速器与所述第一耳座之间，且所述壳体的一端与所述行星减速器固定，所述壳体的另一端与所述第一耳座固定，所述联轴器以及所述力矩传感器的部分区段位于所述壳体内。

[0020] 根据本发明的一个实施例，所述力矩传感器通过第二键与所述第一扭力杆固定连接。

[0021] 根据本发明的一个实施例，所述夹具采用一面两销式锁紧方式通过锁紧螺母固定待测试无人摩托主动平衡装置。

[0022] 根据本发明的一个实施例，还包括上位机和伺服电机驱动器，所述上位机分别与所述伺服电机驱动器、所述绝对式角位移数字编码器和所述力矩传感器电连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机电连接以驱动所述伺服电机；其中，所述上位机接收所述绝对式角位移数字编码器实时反馈来的角度测量结果计算出理论的扭力矩，所述上位机接收所述力矩传感器实施反馈来的实际测量的扭力矩，并将实际测量的扭力矩与计算出理论的扭力矩进行误差分析，计算出控制量，根据所述控制量继续控制伺服电机输出的扭矩，直到所述力矩传感器实际测量的扭矩结果与计算出理论的扭矩值相等。

[0023] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0024] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0025] 图1为本发明实施例的无人摩托转动陀螺主动平衡装置载荷与寿命测试设备的整体意图。

[0026] 图2为本发明实施例的无人摩托转动陀螺主动平衡装置载荷与寿命测试设备的局部剖视图。

[0027] 图3为本发明实施例的无人摩托转动陀螺主动平衡装置载荷与寿命测试设备的爆炸示意图。

[0028] 图4为本发明实施例的无人摩托转动陀螺主动平衡装置载荷与寿命测试设备的控制系统的示意图。

[0029] 附图标记：

[0030] 无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备 1000

[0031] 无人摩托主动平衡装置 100

[0032] 第一耳座1 第二耳座2 第一扭力杆3 第二扭力杆4 夹具5 销501

[0033] 绝对式角位移数字编码器6 力矩传感器7 行星减速器8 伺服电机9

[0034] 联轴器10 壳体11 法兰1101 第一俯仰轴轴承12 第二俯仰轴轴承13

[0035] 上位机14 伺服电机驱动器15

具体实施方式

[0036] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0037] 下面结合图1至图4描述根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备1000。

[0038] 如图1至图3所示，根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备1000，包括耳座、扭力杆、夹具5、绝对式角位移数字编码器6、力矩传感器7、行星减速器8和伺服电机9。其中，耳座包括第一耳座1和第二耳座2，第一耳座1和第二耳座2相对间隔开地设置；扭力杆包括第一扭力杆3和第二扭力杆4，第一扭力杆3和第二扭力杆4同轴设置，第一扭力杆3可转动地支撑在第一耳座1上，第二扭力杆4可转动地支撑在第二耳座2上；夹具5用于安装待测试的无人摩托主动平衡装置100，夹具5设置在第一耳座1和第二耳座2之间，夹具5的一端与第一扭力杆3的一端固定，夹具5的另一端与第二扭力杆4的一端固定；绝对式角位移数字编码器6设置在第二扭力杆4上，用于实时测量第二扭力杆4的转角；力矩传感器7的一端与第一扭力杆3的另一端固定，用于实时测量无人摩托主动平衡装置100所反馈回的力矩大小；行星减速器8的一端与力矩传感器7的另一端固定；伺服电机9与行星减速器8的另一端固定。

[0039] 具体地，耳座包括第一耳座1和第二耳座2，第一耳座1和第二耳座2相对间隔开地设置，第一耳座1和第二耳座2可以通过地脚螺栓固定在地面上，避免本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备1000在高频加载时晃动，有利于提高测试的精度。

[0040] 扭力杆包括第一扭力杆3和第二扭力杆4，第一扭力杆3和第二扭力杆4水平同轴设置，第一扭力杆3可转动地支撑在第一耳座1上，第二扭力杆4可转动地支撑在第二耳座2上。这样，通过第一扭力杆3和第二扭力杆4可以方便地将安装待测试的无人摩托主动平衡装置
100的夹具5进行固定并支撑在第一耳座1和第二耳座2上，使得夹具5可以悬空并可以转动，便于测试。

[0041] 夹具5用于安装待测试的无人摩托主动平衡装置100，夹具5设置在第一耳座1和第二耳座2之间，夹具5的一端与第一扭力杆3的一端固定，夹具5的另一端与第二扭力杆4的一端固定。由此，夹具5处于悬空状态并可以转动，便于测试。

[0042] 绝对式角位移数字编码器6设置在第二扭力杆4外端面上，用于实时测量第二扭力杆4的转角，也即获取了第一扭力杆3的转角。通过获取第二扭力杆4的转角，第二扭力杆4的可计算出理论的扭矩值。

[0043] 力矩传感器7的一端与第一扭力杆3的另一端固定，用于实时测量无人摩托主动平衡装置100所反馈回的力矩大小。可以理解的是，伺服电机9及行星减速器8输出的扭矩通过第一扭力杆3及夹具5传递给无人摩托主动平衡装置100时，无人摩托主动平衡装置100在自身运行的过程中受到外界扭矩冲击作用，无人摩托主动平衡装置100由于自身运行会产生对外界扭矩冲击进行反抗的扭力矩，反抗的扭力矩作用于第一扭力杆3，通过第一扭力杆3反馈回力矩传感器7，因而，力矩传感器7可以实时测量无人摩托主动平衡装置100所反馈回的力矩大小。通过获得实际测量的扭力矩，可以将实际测量的扭力矩与上述计算出理论的扭矩值进行比较，作出误差分析以获得控制量，通过该控制量可控制伺服电机9输出的扭矩，直到实际测量的扭力矩与计算出理论的扭矩相等，从而使得伺服电机9输出的扭矩符合实际的加载需求。

[0044] 行星减速器8的一端与力矩传感器7的另一端固定。可以理解的是，通过设置行星减速器8，保证了大惯量时的载荷测试依然能够频繁换向，以模拟真实的无人摩托越野路况。

[0045] 伺服电机9与行星减速器8的另一端固定。可以理解的是，伺服电机9是作为整个测试设备系统的动力执行机构，主要输出扭矩对运行的无人摩托主动平衡装置100施加扭矩载荷，对无人摩托的行驶路况进行模拟，如平顺路况、颠簸路况，需频繁回正与转向的路况等，便于对无人摩托主动平衡装置100进行测试。

[0046] 根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备1000，在对无人摩托主动平衡装置100进行载荷或寿命测试时，在加载过程中，无人摩托主动平衡装置100做主运动，伺服电机9一边跟随无人摩托主动平衡装置100运动，一边实施载荷加载。伺服电机9输出扭矩通过行星减速器8后可以输出更大的扭矩，第一扭力杆3将行星减速器8输出的扭矩传递给无人摩托主动平衡装置100；通过绝对式角位移数字编码器6可以实时测量第二扭力杆4的转角，从而可以计算出理论的扭矩值；通过力矩传感器7可以实时测量第一扭力杆3反馈回的扭力矩；由此，通过将实际测量的扭力矩与上述计算出理论的扭矩值进行比较，作出误差分析以获得控制量，通过该控制量可控制伺服电机9输出的扭矩，直到实际测量的扭力矩与计算出理论的扭矩相等，从而使得伺服电机9输出的扭矩符合实际的加载需求，这样，利用伺服电机9的输出扭矩通过无人摩托主动平衡装置100进行力矩反馈，通过获得正确的负载反馈趋势，可以实现对无人摩托主动平衡装置100的载荷与寿命测试。需要说明的是，在进行寿命测试时，需要通过伺服电机9及行星减速器8不停地换向加载。

[0047] 根据本发明实施例的无人摩托主动平衡装置载荷与寿命测试设备1000，具有如下的优点：第一、通过模拟真实的无人摩托越野路况，实现了在实验室内对无人摩托主动平衡装置100的载荷和寿命进行半实物仿真实验，大大地减少了人力、物力和时间的浪费；第二，通过绝对式角位移数字编码器6可以实时测量第二扭力杆4的转角，从而可以计算出理论的扭矩值；通过力矩传感器7可以实时测量第一扭力杆3反馈回的扭力矩；由此，通过将实际测量的扭力矩与上述计算出理论的扭矩值进行比较，作出误差分析以获得控制量，通过该控制量可控制伺服电机9输出的扭矩，直到实际测量的扭力矩与计算出理论的扭矩相等，从而使得伺服电机9输出的扭矩符合实际的加载需求，这样通过获得正确的负载反馈趋势，可以实现对无人摩托主动平衡装置100的载荷与寿命测试，测试实验数据准确；第三、体积小、结构简单、易维护、易制造、系统响应速度快，能够准确地按照载荷谱实现高频换向力矩加载状态；第四、在高速时能够实现小信号加载，设备跟踪能力与加载精度强；第五、适应各种无人摩托主动平衡装置100的加载接口，能够对不同转动惯量的主动平衡装置进行快速地更换与响应；第六、实验证明，可以面向100kg以上重型无人摩托平衡控制需求的无人主动平衡装置且针对能够产生30NMS角动量的无人摩托主动平衡装置100进行载荷与寿命测试；能够满足每0.3s即可使无人摩托主动平衡装置100从给定倾角60°位置运动到-60°位置，在此期间可以实现加速、匀速、减速的伺服电机9运动，并增添反向电流实现迅速换向。

[0048] 根据本发明的一个实施例，伺服电机9为高动态特性的大扭矩输出轴式电机。由此，可以进行极限情况下的无人摩托主动平衡装置100的寿命测试。

[0049] 根据本发明的一个实施例，伺服电机9通过第一键与行星减速器8相连接。由此，安装方便，连接可靠，满足设备高刚度和高强度性能。

[0050] 根据本发明的一个实施例，伺服电机9为直流伺服电机9。可以理解的是，该直流电机能够在低转速的情况下产生较大的扭矩，从而加快整个测试设备系统的响应时间。该直流电机的驱动方式为脉宽调制(PWM)方式，该方式具有调速范围宽、结构简单、响应速度快、功率因数高等优点而被广泛应用于高精度的伺服控制中。该装置也可以认为是具有饱特性的拟线性功率放大器。

[0051] 根据本发明的一个实施例，行星减速器8为采用高效率低速比的二级减速模式的行星减速器8，从而可以保证大惯量时的载荷测试依然能够频繁换向，以模拟真实的无人摩托越野路况。

[0052] 根据本发明的一个实施例，还包括联轴器10，行星减速器8的一端通过联轴器10与力矩传感器7的另一端固定。可以理解的是，通过联轴器10将行星减速器8与力矩传感器7进行轴向固定连接，安装方便，连接可靠，满足设备高刚度和高强度性能，同时可以起到缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

[0053] 根据本发明进一步的实施例，联轴器10为膜片式联轴器10。可以理解的是，采用膜片式联轴器10方便装卸，允许偏心和扭矩大。

[0054] 根据本发明进一步的实施例，还包括壳体11，壳体11设置在行星减速器8与第一耳座1之间，且壳体11的一端与行星减速器8固定，壳体11的另一端与第一耳座1固定，联轴器10以及力矩传感器7的部分区段位于壳体11内。可以理解的是，通过设置壳体11，可以保护行星减速器8、联轴器10、力矩传感器7等部件。

[0055] 根据本发明再进一步的实施例，壳体11的两端均设有法兰1101，壳体11的两端通过法兰1101分别与行星减速器8和第二耳座2固定连接。由此，安装方便，连接可靠。

[0056] 根据本发明的一个实施例，力矩传感器7通过第二键与第一扭力杆3固定连接。由此，安装方便，连接可靠，满足设备高刚度和高强度性能。

[0057] 根据本发明的一个实施例，还包括第一俯仰轴轴承12和第二俯仰轴轴承13；第一俯仰轴轴承12安装在第一耳座1上，第一扭力杆3可转动地支撑在第一俯仰轴轴承12中；第二俯仰轴轴承13安装在第二耳座2上，第二扭力杆4可转动地支撑在第二俯仰轴轴承13中。

[0058] 根据本发明的一个实施例，夹具5采用一面两销式锁紧方式通过锁紧螺母固定待测试无人摩托主动平衡装置100。可以理解的是，两销501为两根销501，具体地，通过两根销501分别穿过无人摩托主动平衡装置100上的固定孔，在每一销501的两端处设置锁紧螺母，通过锁紧螺母将无人摩托主动平衡装置100约束固定。由此，装卸无人摩托主动平衡装置
100较为方便快捷，可适用于各种无人摩托主动平衡装置100装卸。

[0059] 如图1至图4所示，根据本发明的一个实施例，还包括上位机14和伺服电机驱动器15，上位机14分别与伺服电机驱动器15、绝对式角位移数字编码器6和力矩传感器7电连接，伺服电机驱动器15与伺服电机9电连接以驱动伺服电机9；其中，上位机14接收绝对式角位移数字编码器6实时反馈来的角度测量结果计算出理论的扭力矩，上位机14接收力矩传感器7实施反馈来的实际测量的扭力矩，并将实际测量的扭力矩与计算出理论的扭力矩进行误差分析，计算出控制量，根据控制量继续控制伺服电机9输出的扭矩，直到力矩传感器7实际测量的扭矩结果与计算出理论的扭矩值相等，从而使得伺服电机9输出的扭矩符合实际的加载需求，这样，利用伺服电机9的输出扭矩通过无人摩托主动平衡装置100进行力矩反馈，通过获得正确地负载反馈趋势，可以实现对无人摩托主动平衡装置100的载荷与寿命测试。

[0060] 如图1至图4所示，下面以一个较佳的具体实施例来详细描述本发明无人摩托主动平衡装置载荷和寿命测试设备1000。

[0061] 在该具体实施例中，无人摩托主动平衡装置载荷和寿命测试设备1000包括：耳座、扭力杆、夹具5、绝对式角位移数字编码器6、力矩传感器7、行星减速器8、伺服电机9、伺服电机驱动器15和上位机14。其中，耳座包括第一耳座1和第二耳座2，第一耳座1和第二耳座2相对间隔开地设置；扭力杆包括第一扭力杆3和第二扭力杆4，第一扭力杆3和第二扭力杆4同轴设置，第一扭力杆3可转动地支撑在第一耳座1上，第二扭力杆4可转动地支撑在第二耳座2上；夹具5用于安装待测试的无人摩托主动平衡装置100，夹具5设置在第一耳座1和第二耳座2之间，夹具5的一端与第一扭力杆3的一端固定，夹具5的另一端与第二扭力杆4的一端固定；绝对式角位移数字编码器6设置在第二扭力杆4外端面上，用于实时测量第二扭力杆4的转角；力矩传感器7的一端与第一扭力杆3的另一端固定，用于实时测量无人摩托主动平衡装置100所反馈回的力矩大小；行星减速器8的一端与力矩传感器7的另一端固定，行星减速器8为采用高效率低速比的二级减速模式的行星减速器8；伺服电机9服电机为为高动态特性的大扭矩输出轴式电机且与行星减速器8的另一端固定；上位机14分别与伺服电机驱动器15、绝对式角位移数字编码器6和力矩传感器7电连接，伺服电机驱动器15与伺服电机9电连接以驱动伺服电机9；其中，上位机14接收绝对式角位移数字编码器6实时反馈来的角度测量结果计算出理论的扭力矩，上位机14接收力矩传感器7实施反馈来的实际测量的扭力矩，并将实际测量的扭力矩与计算出理论的扭力矩进行误差分析，计算出控制量，根据控制量继续控制伺服电机9输出的扭矩，直到力矩传感器7实际测量的扭矩结果与计算出理论的扭矩值相等。

[0062] 在该具体实施例中，采用220V电压对伺服电机9和行星减速器8进行驱动，总输出力矩可以达到500NM，峰值扭矩可到到1000NM。转动行程为120°，转动时间为0.3s，伺服电机9自身的编码器采用旋变式编码器。俯仰轴所有转动体转动惯量约为5.55kg/m2，伺服电机9和行星减速器8的总传动效率为94％。因负载惯量映射到电机轴的惯量约等于负载惯量与减速比平方之商，所以，当减速比越大时映射惯量越小。但同时应满足扭矩要求，经过多次测试，选择二级减速比30。

[0063] 伺服电机9运动各阶段如下：运动第一段为加速阶段，从0到100rpm所花费时间为0.1s，加速度为104.7rad/s2,行程为30°。运动第二段为匀速阶段，以100rpm的速度走60度，所花费时间为0.1s。运动第三段为减速阶段，从100rpm到0所花费时间为0.1s，加速度为-
104.7rad/s2,行程为30°。运动第四段为反向加速阶段，从0到-100rpm所花费时间为0.1s，
2
加速度为-104.7rad/s ,行程为-30°。运动第五段为匀速阶段，以-100rpm的速度走-60°，所花费时间为0.1s。运动第六段为反向减速阶段，从-100rpm到0所花费时间为0.1s，加速度为
104.7rad/s2,行程为-30°。从第一段到第三段为从0°到120°的过程，所花时间为0.3s。从第四段到第六段为从120°回到0°的过程，所花时间为0.3s。

[0064] 进一步的，伺服电机9轴惯量越大所需额定扭矩和峰值扭矩最大，峰值扭矩越大会导致行星减速器8和力矩传感器7更大，而且负载和行星减速器8映射到伺服电机9轴的惯量，即伺服电机9轴惯量需要控制在5：1以内，故选用转动惯量18.4kg/cm2的电机，惯量比大概为3.7：1。因为此设备需要长期工作且一直处在加减速的过程中，所以选用风冷电机且电机额定扭矩覆盖了计算结果所需的峰值扭矩。选用的减速机输出端的峰值输出扭矩约为846NM，转速为100RPM，惯量比3.7：1。力矩传感器7选用量程在1000NM的双轴力矩传感器7。
依靠实时以太网(EtherCat总线)总线，选用额定电压400V，额定电流24Arms的伺服电机驱动器15。

[0065] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0066] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。