1.一种球铰刚度测试装置，包括机架、球铰压紧机构和扭矩位移测试机构，其特征在于：所述的扭矩位移测试机构位于球铰压紧机构下方；所述的球铰压紧机构包括第一圆环、导柱、第二圆环、第一万向球、悬伸杆和第二万向球；所述第一圆环的顶面固定有多根导柱，竖直设置的导柱与机架构成滑动副，且导柱上套置有第一弹簧；所述第一弹簧的两端分别由机架和第一圆环限位；第一圆环的底面设有沿周向均布的多个第一万向球；所有第一万向球的外壳均与第一圆环的底面固定；所述第二圆环的顶面开设有环形沟槽，所有第一万向球均与环形沟槽构成滚动摩擦副；三根悬伸杆沿第二圆环的周向均布，外端均与第二圆环的底面固定，内端分别与一个第二万向球的外壳固定；所述悬伸杆的内端朝下倾斜设置；

所述的扭矩位移测试机构包括正交架、全向轮、第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、动态扭矩传感器、平衡轴和步进电机；所述的正交架固定在机架上，所述的第一锥齿轮轴通过轴承支承在轴承座上；所述的全向轮与第一锥齿轮轴固定；动态扭矩传感器的外壳固定在机架上；所述的第二锥齿轮轴与动态扭矩传感器的一端通过联轴器连接，平衡轴的一端与动态扭矩传感器的另一端通过联轴器连接；步进电机的输出轴与平衡轴的另一端通过联轴器连接；第二锥齿轮轴和平衡轴均与机架构成转动副；第二锥齿轮轴上的锥齿轮与第一锥齿轮轴上的锥齿轮啮合，且啮合传动比为1:1；步进电机的底座固定在机架上；所述的步进电机由控制器控制；所述的扭矩位移测试机构设有沿周向均布的三个，所述的正交架包括相互正交的三根支柱，每个扭矩位移测试机构中支承第一锥齿轮轴的轴承座固定在正交架的对应一根支柱上；三个扭矩位移测试机构的全向轮相互正交，且三个扭矩位移测试机构的全向轮垂直于轴线的中心对称面交于一点。

2.根据权利要求1所述的一种球铰刚度测试装置，其特征在于：还包括三个弹性元件机构；所述的弹性元件机构包括刚性绳组件、导向滚轮和预紧滚轮；所述的导向滚轮铰接在机架上；所述的预紧滚轮与连接板铰接，连接板固定在机架侧部；所述的刚性绳组件由第一绳段、第二弹簧、第二绳段、S型拉力传感器和第三绳段组成；所述第一绳段的一端与第二绳段的一端通过第二弹簧连接，第二绳段的另一端与和第三绳段的一端通过S型拉力传感器连接；第三绳段的另一端与预紧滚轮固定；第一绳段绕过导向滚轮；所述的预紧滚轮上固定有棘轮，连接板上铰接有卡爪，卡爪与棘轮啮合，且卡爪与连接板通过扭簧连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种球铰刚度测试装置，其特征在于：所述的机架上固定设有上安装台和下安装台；球铰压紧机构的导柱与上安装台构成滑动副，第一弹簧的顶端由上安装台限位；扭矩位移测试机构的正交架、动态扭矩传感器的外壳和步进电机的底座均固定在下安装台上，第二锥齿轮轴和平衡轴均与下安装台构成转动副。

4.根据权利要求1所述的一种球铰刚度测试装置的测试方法，其特征在于：该方法具体如下：

将球铰机构的输出球铰从球铰机构上拆卸下来，将球铰机构的座体固定在机架上；然后，将球铰机构的输出球铰置于球铰压紧机构的三个第二万向球以及三个扭矩位移测试机构的全向轮之间，输出球铰的转轴部分穿过球铰压紧机构重新装配到球铰机构上；此时，输出球铰的球体部分在球铰压紧机构的第一弹簧弹力作用下顶部与三个第二万向球均接触，底部与三个扭矩位移测试机构的全向轮均接触；若球铰机构为前置动力式，则将球铰机构的三个动力输入件与三个弹性元件机构分别连接，实现柔性球铰机构的刚度测试；其中，弹性元件机构包括刚性绳组件、导向滚轮和预紧滚轮；导向滚轮铰接在机架上；预紧滚轮与连接板铰接，连接板固定在机架侧部；刚性绳组件由第一绳段、第二弹簧、第二绳段、S型拉力传感器和第三绳段组成；第一绳段的一端与第二绳段的一端通过第二弹簧连接，第二绳段的另一端与和第三绳段的一端通过S型拉力传感器连接；第三绳段的另一端与预紧滚轮固定；第一绳段绕过导向滚轮；预紧滚轮上固定有棘轮，连接板上铰接有卡爪，卡爪与棘轮啮合，且卡爪与连接板通过扭簧连接；三个弹性元件机构的第一绳段另一端与球铰机构的三个动力输入件分别固定；接着，控制三个扭矩位移测试机构的步进电机的转速和转向，驱动三个全向轮带动输出球铰运动，输出球铰的阻力矩经三个全向轮传递到三个扭矩位移测试机构的步进电机，实现输出球铰平衡，三个扭矩位移测试机构的动态扭矩传感器测量输出球铰绕三个全向轮轴线方向转动的扭矩，将三个转动方向上的扭矩对角度进行求导，得到输出球铰绕三个全向轮轴线转动方向上的转动刚度，从而获得输出球铰任意运动轨迹上的刚度变化曲线，实现球铰机构的刚度测试；其中，步进电机依次经平衡轴、动态扭矩传感器、第二锥齿轮轴和第一锥齿轮轴带动全向轮转动，输出球铰的阻力矩依次经全向轮、第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、动态扭矩传感器和平衡轴传递到步进电机。

5.根据权利要求4所述的一种球铰刚度测试装置的测试方法，其特征在于：若球铰机构为前置动力式，则三个扭矩位移测试机构的步进电机启动前，先通过三个弹性元件机构的预紧滚轮调整各卡爪在对应棘轮上的位置，从而调整三个弹性元件机构的第二弹簧预紧力，并保证三个弹性元件机构的第二弹簧预紧力相同。

6.根据权利要求4所述的一种球铰刚度测试装置的测试方法，其特征在于：若球铰机构为前置动力式，则球铰机构的三个动力输入件在随输出球铰运动过程中，带动三个弹性元件机构的刚性绳组件伸缩，刚性绳组件的S型拉力传感器测量输出球铰运动过程中第二弹簧的弹力，得到球铰机构的三个动力输入件所受弹力变化曲线，实现柔性球铰机构的刚度测试。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种球铰刚度测试装置的测试方法，其特征在于：当三个扭矩位移测试机构的步进电机驱动三个全向轮等速等向转动时，输出球铰绕竖直方向转动，获得的扭矩呈线性变化，求导获得的刚度恒定；当其中一个全向轮不动，另外两个全向轮保持等速反向转动时，输出球铰绕水平面的某一根轴线转动。