[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911019657.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110605721A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宇男;康永利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州艾利特機(jī)器人有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：

步驟1：將通過(guò)機(jī)械臂末端六維力傳感器所采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為外力并進(jìn)行負(fù)載補(bǔ)償和零點(diǎn)補(bǔ)償；

步驟2：對(duì)補(bǔ)償后的外力進(jìn)行濾波處理；

步驟3：根據(jù)導(dǎo)納控制原理將外力轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)角度，給機(jī)械臂伺服系統(tǒng)發(fā)送關(guān)節(jié)角度從而使機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：所述的六維力傳感器所采集的信號(hào)包括沿著六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸方向的3個(gè)信號(hào)和繞著六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸的3個(gè)信號(hào)。

3.如權(quán)利要求1所述的基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：所述步驟1中，負(fù)載補(bǔ)償和零點(diǎn)補(bǔ)償具體步驟如下：

步驟1.1：將六維力傳感器所采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為力和力矩；

步驟1.2：根據(jù)不同姿態(tài)下的力和力矩，計(jì)算出機(jī)械臂末端負(fù)載質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)，表達(dá)式為：

式中：x、y、z分別表示負(fù)載在六維力傳感器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；G_x、G_y、G_z分別表示負(fù)載在六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸方向上作用的力；M_gx、M_gy、M_gz表示負(fù)載對(duì)六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸作用的力矩；

步驟1.3：對(duì)轉(zhuǎn)化后的力和力矩進(jìn)行負(fù)載補(bǔ)償，得到負(fù)載補(bǔ)償后的力和力矩；

步驟1.4：對(duì)負(fù)載補(bǔ)償后的力和力矩進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償，得到零點(diǎn)補(bǔ)償后的力和力矩。

4.如權(quán)利要求2所述的基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：所述步驟2中，濾波處理具體步驟如下：

步驟2.1：采用IIR低通濾波器對(duì)補(bǔ)償后的力和力矩進(jìn)行濾波處理，得到低通濾波處理后的力和力矩；

步驟2.2：采用加權(quán)滑窗濾波器對(duì)低通濾波處理后的力和力矩進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的力和力矩。

5.如權(quán)利要求3所述的基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：所述步驟3中，根據(jù)導(dǎo)納控制原理將外力轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)角度具體步驟如下：

步驟3.1：將平滑處理后的力和力矩與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，判斷機(jī)械臂是否開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；

步驟3.2：根據(jù)導(dǎo)納控制原理將力和力矩分別轉(zhuǎn)化為末端六維力傳感器沿著六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸方向移動(dòng)的速度和繞著六維力傳感器坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度，導(dǎo)納控制模型的表達(dá)式為：

式中：M、B、K分別表示慣性參數(shù)矩陣、阻尼參數(shù)矩陣、剛度參數(shù)矩陣；分別表示末端加加速度矩陣、加速度矩陣、速度矩陣；F表示由力和力矩組成的外力矩陣；

步驟3.3：根據(jù)當(dāng)前機(jī)械臂反饋的關(guān)節(jié)角度用運(yùn)動(dòng)學(xué)正解計(jì)算出機(jī)械臂末端位姿；

步驟3.4：根據(jù)機(jī)械臂末端位姿和當(dāng)前末端傳感器的速度、角速度，計(jì)算出下一時(shí)刻的機(jī)械臂位姿；

步驟3.5：根據(jù)下一時(shí)刻的機(jī)械臂位姿，用運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算出機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)角度。

6.如權(quán)利要求3所述的基于末端六維力傳感器的機(jī)械臂拖動(dòng)示教方法，其特征在于：所述步驟3中，給機(jī)械臂伺服系統(tǒng)發(fā)送關(guān)節(jié)角度的方式為：將所計(jì)算的各個(gè)關(guān)節(jié)角度發(fā)送給機(jī)械臂伺服系統(tǒng)，機(jī)械臂伺服系統(tǒng)通過(guò)關(guān)節(jié)角度計(jì)算出關(guān)節(jié)電流控制機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。