[發明專利]一種機械臂控制的磁場主動補償系統及方法

在審

• 申請號: 202110496460.8
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113568053A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 李曙光;金銘;劉金生;王凱杰;泰特·阿克提·肯尼斯;沃東姆·托初烏·艾瑞克泰·費勒斯
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳;張瑜

1.一種機械臂控制的磁場主動補償系統，包括線圈，其特征在于：所述線圈安裝于一六自由度的機械臂上，所述線圈內安裝有用于檢測線圈內部的磁場分布的磁場傳感器，所述磁場傳感器與接收其檢測信號得到磁場大小及向量的控制器電性連接，所述線圈上連接有用于驅動其的電流源，所述控制器與由其根據磁場方向控制轉動調整線圈位置的機械臂電性連接，所述控制器與由其根據磁場大小控制驅動線圈的電流源電性連接。

2.根據權利要求1所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述機械臂包括安裝于固定面上的底座，所述底座上依次安裝有第一電機、第二電機、第三電機、第四電機、第五電機、第六電機，所述第二電機、第三電機、第四電機、第五電機、第六電機以及線圈之間均設有支撐臂，所述第一電機與第二電機、第二電機與相應的支撐臂、第三電機與相應的支撐臂、第四電機與相應的支撐臂、第五電機與相應的支撐臂、第六電機與相應的支撐臂之間均通過傳動部件連接，所述第一電機、第二電機、第三電機、第四電機、第五電機、第六電機均與控制其轉動的控制器電性連接。

3.根據權利要求2所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述第一電機、第四電機、第六電機為水平轉動設置，所述第二電機、第三電機、第五電機為垂直轉動設置。

4.根據權利要求2所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：與線圈連接的所述支撐臂采用無磁材料制成。

5.根據權利要求1所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述線圈是一維線圈。

6.根據權利要求1所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述線圈為三維線圈，包括主線圈和兩個次線圈，所述主線圈與連個次線圈分別設置于三個正交方向上。

7.根據權利要求6所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述主線圈采用無矩線圈、組合線圈或螺線管。

8.根據權利要求6所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：兩個次線圈采用亥姆霍茲線圈形式、正弦線圈、或余弦線圈。

9.根據權利要求1所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統，其特征在于：所述線圈采用無磁材料制成。

10.根據權利要求1所述的一種機械臂控制的磁場主動補償系統的補償方法，其具體步驟如下：

(1)初始時刻，線圈的方位處于已知位置；

(2)線圈內的磁場傳感器檢測背景磁場并輸出檢測信號至控制器，控制器分析背景磁場各個分量大小，并得到總合成磁場的大小B₀及向量B₀；

(3)控制器根據得到的磁場方向，控制機械臂的六個電機轉動，使得線圈的位置與背景磁場向量B₀的方向一致；

(4)控制器根據得到的總合成磁場的大小B₀，控制用來驅動線圈的電流源，使得線圈產生一個與總合成磁場B₀大小相等，但方向相反的磁場B₁，即B₁＝-B₀，補償背景磁場；

(5)通過磁場傳感器對線圈內部產生的磁場進行檢測，并反饋給控制器，控制器發出指令自動調節電流源，形成閉環控制，使得線圈內部磁場接近于零。