[發明專利]基于降維解析的傳感器載荷外力測量中的重力補償方法

在審

• 申請號: 201810097127.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108284456A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 侯珍秀;王天嘯;楊也;程楓;胡佳樂;陳永坤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J19/02
• 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

基于降維解析的傳感器載荷外力測量中的重力補償方法，涉及傳感器測量其載荷所受外力的載荷重力補償方法。為了解決載荷的重力使傳感器測力存在較大誤差的問題。本發明首先在機器人的機械手初始位置，測得六維力傳感器坐標系下的力與力矩；然后調整機器人的機械手的位置，使得六維力傳感器坐標系的y軸與重力方向平行且反向，六維力傳感器測得六維力傳感器坐標系下的力與力矩；基于力與力矩關系計算載荷的重力重心在六維力傳感器坐標系下的位置；在機器人完成作業任務的過程中，通過六維力傳感器測得實際的力并計算力矩，基于載荷的重力重心在六維力傳感器坐標系下的位置，對六維力傳感器測得的數據進行校正。本發明用于傳感器測力的載荷重力補償。

技術領域

本發明涉及一種傳感器測力的補償方法，具體涉及一種傳感器測力的重力補償方法。

背景技術

在航空航天以及工業生產、裝配領域，經常會利用機器人進行部件裝配或搬運等操作，在利用機器人進行上述作業時，需要測量機器人末端所夾持的負載所受的外力，以保證作業過程的準確性與安全性。

目前，測量外力大部分的解決辦法是在受力點放置力傳感器，點對點的測力，問題在于只能測量單一位置單一方向的力，對于測量可能來自任意方向、任意大小作用在末端載荷任意部位的力，不可能在受力物體上遍布傳感器，這是無法實現的。對于這種測量任意受力點、任意方向、任意大小的力時，需要在載荷的夾持部位放置六維力傳感器，通過六個力信息換算得到物體所受外力大小。這里存在一個問題，六維力傳感器在測力的時候，測量的是物體所受外力和物體自身重力的矢量和，尤其是當物體自身重力較大時，單從六維力傳感器的測量數據中，無法得到物體所受的真實外力。

發明內容

本發明為了解決六維力傳感器的測量數據中存在載荷的重力影響造成傳感器測力數據存在較大誤差的問題。

基于降維解析的傳感器載荷外力測量中的重力補償方法，包括以下步驟：

步驟1、在機器人的機械手初始位置(機械手末端連接六維力傳感器，傳感器末端連接載荷)，六維力傳感器測得六維力傳感器坐標系下的力與力矩：F_x0、F_y0、F_z0、M_x0、M_y0、M_z0；

F_x0、F_y0、F_z0分別為初始位置對應測得的力在六維力傳感器坐標系x軸、y軸、z軸的分量；M_x0、M_y0、M_z0分別為初始位置對應測得的力矩在六維力傳感器坐標系x軸、y軸、z軸的分量；

步驟2、調整機器人的機械手的位置，使得六維力傳感器坐標系的y軸與重力方向平行且反向；六維力傳感器測得六維力傳感器坐標系下的力與力矩：F_x00、F_y00、F_z00、M_x00、M_y00、M_z00；此時，F_x00＝F_z00＝0，F_y00＝-G，M_y00＝0；

F_x00、F_y00、F_z00分別為六維力傳感器坐標系y軸與重力方向平行時對應測得的力在六維力傳感器坐標系x軸、y軸、z軸的分量；

M_x00、M_y00、M_z00分別為六維力傳感器坐標系y軸與重力方向平行時對應測得的力矩在六維力傳感器坐標系x軸、y軸、z軸的分量；

步驟3、計算載荷的重力重心在六維力傳感器坐標系下的位置(x_c,y_c,z_c)；