[發明專利]具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統及其零漂補償方法和零點漂移獲得方法

有效

• 申請號: 201410113982.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103913259A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 倪風雷;鄒添;郭闖強;孫永軍;張子建;劉宏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;B25J13/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征是在于，它包括力矩信號輸入模塊（9）、數模轉換器（2）、第一信號調理模塊（3）、第二信號調理模塊（4）、傳感器信號采集模塊（5）、信號處理器（6）和通信模塊（7）；

8個力矩信號輸入模塊（9）輸出的力矩信號V_O1分別輸入至第一信號調理模塊（3）的8個正向輸入端，8個力矩信號輸入模塊（9）輸出的力矩信號V_O2分別輸入至第一信號調理模塊（3）的8個反向輸入端，第一信號調理模塊（3）輸出的8路力矩調理信號輸入至傳感器信號采集模塊（5），采集的8路溫度信號輸入至第二信號調理模塊（4），第二信號調理模塊（4）輸出的8路溫度調理信號輸入至傳感器信號采集模塊（5），

傳感器信號采集模塊（5）的采集信號輸出端與信號處理器（6）的采集信號輸入端連接，信號處理器（6）的8個零點漂移補償電壓數字信號輸出端分別與數模轉換器（2）的8個零點漂移補償電壓數字信號輸入端連接，數模轉換器（2）的8個零點漂移補償電壓模擬信號輸出端分別與8個力矩信號輸入模塊（9）的零點漂移補償電壓模擬信號輸入端連接；

信號處理器（6）通過通信模塊（7）與上位機進行數據交換。

2.根據權利要求1所述的具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征在于，所述第一信號調理模塊（3）包括第一放大電路模塊（3-1）和第一濾波電路模塊（3-2）；

8個力矩信號輸入模塊（9）輸出的力矩信號分別輸入至第一放大電路模塊（3-1）的八個信號輸入端，第一放大電路模塊（3-1）輸出的8路放大信號發送給第一濾波電路模塊（3-2）的八個信號輸入端，第一濾波電路模塊輸出8路力矩調理信號；

所述第二信號調理模塊（4）包括第二放大電路模塊（4-1）和第二濾波電路模塊（4-2）；

采集的8路溫度信號分別輸入至第二放大電路模塊（4-1）的八個信號輸入端，第二放大電路模塊（4-1）輸出的8路放大信號發送給第二濾波電路模塊（4-2）的八個信號輸入端，第二濾波電路模塊（4-2）輸出8路溫度調理信號；

所述第一放大電路模塊（3-1）的拓撲結構為三儀表放大電路；

所述第二放大電路模塊（4-1）的拓撲結構為正相電壓跟隨電路；

第一濾波電路模塊（3-2）和第二濾波電路模塊（4-2）的拓撲結構均為二階巴特沃斯低通濾波器。

3.根據權利要求1所述的具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征在于，第一放大電路模塊（3-1）和第二放大電路模塊（4-1）的放大倍數滿足將輸入的模擬信號的范圍放大到0.5V—4.5V。

4.根據權利要求1所述的具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征在于，它還包括偏置電壓模塊（8），偏置電壓模塊（8）為第一信號調理模塊（3）提供偏置電壓。

5.根據權利要求3所述的具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征在于，它還包括電源模塊（1），電源模塊（1）為力矩信號輸入模塊（9）、數模轉換器（2）、第一信號調理模塊（3）、第二信號調理模塊（4）、偏置電壓模塊（8）、傳感器信號采集模塊（5）、信號處理器（6）和通信模塊（7）提供工作電源。

6.根據權利要求1所述的具有自動補償的機器人末端六維力矩傳感器采集系統，其特征在于，所述信號處理器（6）包括如下模塊：

接收傳感器采集的數據的模塊，所述數據包括上電時力矩初始數據、上電時溫度初始數據、工作時力矩數據和工作時溫度數據；

當接收到的上電時力矩初始數據不為零時，利用上電時溫度初始數據，根據傳感器的溫度漂移曲線計算零點漂移補償電壓的模塊；

利用工作時溫度數據，根據傳感器的溫度漂移曲線計算零點漂移補償電壓的模塊；

將得到的零點漂移補償電壓發送給數模轉換器（2）的模塊。