[發(fā)明專利]具有自動補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)及其零漂補(bǔ)償方法和零點漂移獲得方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410113982.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103913259A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪風(fēng)雷;鄒添;郭闖強(qiáng);孫永軍;張子建;劉宏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有自動補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)，屬于機(jī)器人傳感器系統(tǒng)采集信息領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

近年來，機(jī)器人的人機(jī)交互能力得到越來越廣泛的重視，具有多感知能力的機(jī)器人成為機(jī)器人發(fā)展的一個重要的方向。具有自動補(bǔ)償功能的機(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)是機(jī)械臂構(gòu)成及其控制的核心部件，能夠直接影響著機(jī)械臂整體的控制精度。機(jī)械臂末端六維力矩傳感器的設(shè)計增強(qiáng)了機(jī)械臂的人機(jī)交互能力，保證了在人機(jī)交互中人的安全。除此之外，機(jī)器人的柔順控制、力控制等都需要采集機(jī)器人末端六維力矩傳感器的信息。機(jī)器人末端六維力矩傳感器的設(shè)計擴(kuò)展了機(jī)器人的任務(wù)范圍，近年來在服務(wù)型機(jī)器人、空間機(jī)器人以及特種操作機(jī)器人等得到廣泛的應(yīng)用。但是目前的機(jī)器人末端六維力矩傳感器的采集系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)時忽略了溫度對采集的力矩信號的影響，以致于影響采集的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前機(jī)器人末端六維力矩傳感器的采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度低的問題，本發(fā)明提供一種具有自動補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)及其零漂補(bǔ)償方法和零點漂移獲得方法。?

本發(fā)明的具有自動補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)，它包括力矩信號輸入模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一信號調(diào)理模塊、第二信號調(diào)理模塊、傳感器信號采集模塊、信號處理器和通信模塊；?

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

傳感器信號采集模塊的采集信號輸出端與信號處理器的采集信號輸入端連接，信號處理器的8個零點漂移補(bǔ)償電壓數(shù)字信號輸出端分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的8個零點漂移補(bǔ)償電壓?數(shù)字信號輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的8個零點漂移補(bǔ)償電壓模擬信號輸出端分別與8個力矩信號輸入模塊的零點漂移補(bǔ)償電壓模擬信號輸入端連接。?

信號處理器通過通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。?

所述信號處理器包括如下模塊：?

接收傳感器采集的數(shù)據(jù)的模塊，所述數(shù)據(jù)包括上電時力矩初始數(shù)據(jù)、上電時溫度初始數(shù)據(jù)、工作時力矩數(shù)據(jù)和工作時溫度數(shù)據(jù)；?

當(dāng)接收到的上電時力矩初始數(shù)據(jù)不為零時，利用上電時溫度初始數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器的溫度漂移曲線計算零點漂移補(bǔ)償電壓的模塊；?

利用工作時溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器的溫度漂移曲線計算零點漂移補(bǔ)償電壓的模塊；?

將得到的零點漂移補(bǔ)償電壓發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模塊。?

力矩信號輸入模塊包括電阻應(yīng)變片R1、電阻應(yīng)變片R2、電阻應(yīng)變片R3、電阻應(yīng)變片R4和電阻R5；?

電阻應(yīng)變片R1的一端與電阻應(yīng)變片R2的一端同時連接電源模塊的正極，電阻應(yīng)變片R1的另一端與電阻應(yīng)變片R3的一端同時連接電阻R5的一端，電阻應(yīng)變片R2的另一端與電阻應(yīng)變片R4的一端連接，電阻應(yīng)變片R4的另一端與電阻應(yīng)變片R3的另一端同時連接電源模塊的負(fù)極，?

電阻應(yīng)變片R1的另一端的電壓V_O1為與力矩信號輸入模塊9輸出的力矩信號V_O1；電阻應(yīng)變片R2的另一端的電壓V_O2為力矩信號輸入模塊9輸出的力矩信號V_O2，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一路零點漂移補(bǔ)償電壓V_DA輸出給電阻R5的另一端。?

所述電阻R5的阻值大于1500倍電阻應(yīng)變片的阻值。?

具有自動補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人末端六維力矩傳感器采集系統(tǒng)的零漂補(bǔ)償方法，所述方法為：?

在滿足的條件下，若V_DA固定，則調(diào)整電阻R5的阻值；?

在滿足的條件下，若電阻R5的阻值固定，則調(diào)整V_DA；V_cc為電源模塊1的輸出電壓，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅分別為電阻應(yīng)變片R1、電阻應(yīng)變片R2、電阻應(yīng)變片R3、電阻應(yīng)變片R4和電阻R5的阻值；?

V_DA為數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的零點漂移補(bǔ)償電壓。?