[發明專利]一種機器人關節剛度的標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 202110395144.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113091670B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 李育文;莊正浩;劉穎
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種機器人關節剛度的標定裝置，其特征在于，包括：串聯機器人、斜面底座、實驗平臺、閉環測量裝置、末端連接件以及夾板支架；

所述斜面底座以及所述夾板支架設于所述實驗平臺上；所述串聯機器人設于所述斜面底座上，所述串聯機器人的末端與所述閉環測量裝置之間設有質量塊，所述質量塊用于向所述串聯機器人的末端施加載荷；所述閉環測量裝置由所述夾板支架支撐，所述閉環測量裝置內設有標定塊，所述標定塊用于標定所述串聯機器人的末端，所述閉環測量裝置用于標定所述串聯機器人的關節剛度；所述末端連接件用于連接所述串聯機器人以及所述標定塊；所述質量塊設于所述串聯機器人的末端與所述末端連接件之間。

2.根據權利要求1所述的機器人關節剛度的標定裝置，其特征在于，所述閉環測量裝置具體包括：夾板組、位移傳感器、內六角螺釘、定位銷以及活動板；

所述夾板組包括三塊夾板，三塊所述夾板構成兩兩相鄰的虛擬立方體；所述活動板設于所述虛擬立方體的任一側面；

每塊所述夾板上均設有所述位移傳感器；每個所述位移傳感器與所述標定塊的平面相接觸，所述位移傳感器用于測量所述標定塊移動的位移變化量；

所述內六角螺絲以及所述定位銷設于所述活動板上，所述活動板用于帶動所述標定塊移動。

3.根據權利要求2所述的機器人關節剛度的標定裝置，其特征在于，還包括：初始標定連接件；

所述初始標定連接件設于所述活動板上，并通過所述內六角螺絲以及所述定位銷固定連接所述初始標定連接件以及所述標定塊。

4.一種機器人關節剛度的標定方法，其特征在于，所述標定方法應用于一種機器人關節剛度的標定裝置，所述機器人關節剛度的標定裝置包括：串聯機器人、斜面底座、實驗平臺、閉環測量裝置、末端連接件以及夾板支架；所述斜面底座以及所述夾板支架設于所述實驗平臺上；所述串聯機器人設于所述斜面底座上，所述串聯機器人的末端與所述閉環測量裝置之間設有質量塊，所述質量塊用于向所述串聯機器人的末端施加載荷；所述閉環測量裝置由所述夾板支架支撐，所述閉環測量裝置內設有標定塊，所述標定塊用于標定所述串聯機器人的末端，所述閉環測量裝置用于標定所述串聯機器人的關節剛度；所述末端連接件用于連接所述串聯機器人以及所述標定塊；所述質量塊設于所述串聯機器人的末端與所述末端連接件之間；

所述機器人關節剛度的標定方法包括：

建立機器人基座坐標系、機器人末端坐標系、閉環測量裝置的測量坐標系、標定塊坐標系以及機器人末端施加載荷點坐標系；

利用所述標定塊對所述閉環測量裝置進行初始標定，記錄所述串聯機器人的多個標定點對應的關節角度以及所述閉環測量裝置內的位移傳感器測量的標定位移變化量；

在所述串聯機器人的末端更換不同的質量塊，對所述串聯機器人的末端施加不同載荷，并利用所述關節角度驅動所述串聯機器人的末端到達標定點，獲取所述閉環測量裝置內的位移傳感器測量的當前位移變化量；

基于所述測量坐標系以及所述標定塊坐標系，根據所述標定位移變化量以及所述當前位移變化量確定串聯機器人的末端產生的偏移量；

基于所述機器人基座坐標系、所述機器人末端坐標系、標定塊坐標系以及所述機器人末端施加載荷點坐標系，根據所述關節角度、所述串聯機器人的末端產生的偏移量以及不同的載荷下所述串聯機器人的末端承受的力或力矩標定出所述串聯機器人的實際關節剛度。

5.根據權利要求4所述的機器人關節剛度的標定方法，其特征在于，所述利用所述標定塊對所述閉環測量裝置進行初始標定，記錄所述串聯機器人的多個標定點對應的關節角度以及所述閉環測量裝置內的位移傳感器測量的標定位移變化量，之后還包括：

根據所述標定位移變化量，利用最小二乘法確定每個所述標定點的標定塊坐標系相對于測量坐標系的相對位姿。