[发明专利]用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量设备或装置的测试或校准的技术领域，具体来说是一种用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定方法及装置，主要适于大型工程机械(如混凝土泵车，起重机、挖掘机等)，特别是多节臂架或折弯结构的机械臂或机器手。

背景技术

在智能型机械设备中，各执行机构协调运动品质的好坏直接影响产品的质量。例如，智能型混凝土泵车在进行浇注时，如果各节臂架的运动不协调，将使得臂架末端点的运动不能按照预定的路线运动；这势必影响浇注的质量，并进而影响工程质量，造成安全隐患。因此，在进行智能型混凝土泵车研究的过程中，要精确地控制臂架末端点的位置；而控制的基础在于精确获取各节臂架所处的位置，这需要在各节臂架上安装测量角度的传感器(例如旋转编码器、倾角传感器等，以下统称传感器)。同样地，对于其它具有机械臂或机器手的设备或机器，同样需要安装测量机械臂或机器手角度的传感器，以便进行精确的控制。

显然，传感器的测量精度及可靠性将极大地影响控制的效果：如果传感器精度不高，影响控制精度；如果传感器的数据出错，就会导致对机械臂或机器手位置的错误判断，使得控制输出并不合乎实际；这种情况下，控制机械臂或机器手动作就会带来不可预知的后果。

为了保证传感器满足控制要求，需要对其进行标定(例如，在机械臂或机器手水平时应保证传感器的测量值为0度)。现有的传感器标定方法是：用一基准传感器同时对机械臂或机器手角度进行测量，其结果作为标定的基准；将待标定传感器的测量结果与基准传感器的测量结果比较，从而完成待标定传感器的标定。

请参见图1，该图为一现有传感器标定装置的示意图。该标定装置中，待标定传感器2、基准传感器3同时安装在标定台1上；数据采集器4同时获得待标定传感器2、基准传感器3的测量结果，并发送给处理器5；所述处理器5对待标定传感器2、基准传感器3的测量结果比较、分析，从而完成待标定传感器2的标定。这种标定装置主要用于传感器的出厂场检验等场合，对于传感器的使用方来说并不适合，简述如下：

首先，是出厂检验的标定结果不能直接套用在机械臂或机械手上已装配的传感器上。这是因为：传感器在机械臂或机械手上的安装方式多种多样，很难制定一个规范的安装工艺；而标定台难以全面模拟传感器在机械臂或机械手上的状况，这使得传感器在标定台上的标定结果并不总能准确反映传感器在装配时的真实状况。

其次，是无法对机械臂或机械手上已装配的传感器进行标定。因传感器都在标定台上进行，这需要反复拆卸、安装机械臂或机械手上的传感器，由此增加劳动强度，也可能造成传感器损坏。

再次，是存在标定结果置信度不高的问题。标定结果依赖于基准传感器本身的精度及可靠性，若基准传感器发生故障或精度不高，将导致标定结果不准确，甚至产生错误。

最后，是增加生产使用成本。使用标定台，无疑会增加生产使用成本，难以在传感器使用方推广；若不使用标定台，改为在机械臂或机械手上安装基准传感器，增加基准传感器的购置费用，并增加安装、拆卸基准传感器的人力成本。

由此可见，现有标定方法及装置难以满足机械臂或机械手上传感器的标定要求。因此，有必要寻找一种新的传感器标定方法及标定装置，能准确对机械臂或机械手上的传感器进行标定，并且不依赖传感器自身安装方式。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定方法，能准确地标定机械臂或机械手上的传感器，且不依赖传感器自身安装方式。在此基础上，本发明还提供一种用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定装置。

为解决以上技术问题，本发明提供的用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定方法，预先保存机械臂或机械手驱动机构长度、机械臂或机械手角度之间的数据列表；通过获取待标定传感器所在机械臂或机械手驱动机构长度的测量值，搜索所述数据列表，获取待标定传感器所在机械臂或机械手驱动机构长度测量值对应的机械臂或机械手角度理论值，用作待标定传感器的标定基准值；将待标定传感器测量值与所述标定基准值比较、分析，对所述待标定传感器进行标定。

优选地，保存收拢状态下的机械臂或机械手驱动机构长度、机械臂或机械手角度数据。

优选地，定义伸展状态下的机械臂或机械手角度值为零，并且，展开方向为正、收拢方向为负。

优选地，采用插值方法从所述数据列表中获取机械臂或机械手角度理论值。

优选地，预先检测待标定传感器未断线后，再对待标定传感器进行标定。

本发明提供的用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定装置，包括：