[发明专利]对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法

说明书

一种对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法。位置感测装置适于感测铰接结构的转动关节的位置，并且包括具有磁环的盘以及磁传感器组件，磁环具有磁极对，磁传感器组件包括用于对磁环的磁极对进行检测的磁传感器阵列。所述方法包括以下步骤：针对磁环的每个磁极对，利用磁传感器阵列取得校准磁极对位置读数，并且通过将校准磁极对位置读数与模型磁极对位置读数进行比较来生成磁极对校正函数；对磁环的磁极对的磁极对校正函数取平均，以生成用于磁环的平均磁极对校正函数；利用磁传感器阵列取得位置读数，位置读数包括多个磁极对位置读数；以及通过从每个磁极对位置读数中减去平均磁极对校正函数来生成经校正的位置读数。

技术领域

本发明总体上涉及一种对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法。

背景技术

在涉及铰接结构的应用中，通常希望确定铰接结构的最远侧连杆的远端的位置。这可以通过沿着铰接结构从其基部到最远侧连杆感测每个连杆相对于最后一个连杆的位置来实现。该系列测量可以与铰接结构的已知布局结合使用，以确定最远侧连杆的远端相对于基部的位置。使用旋转位置传感器来感测连杆之间的相对旋转。使用线性位置传感器来感测连杆之间的相对纵向运动。

通常使用霍尔效应磁传感器来感测连杆之间的相对运动。在典型的旋转位置传感器中，环具有围绕其布置的一组交替磁极。传感器与该环相互作用，并被定位成在发生希望被感测到的旋转时，磁极移动经过传感器。例如，该环可以绕轴附接，并且传感器可以附接至壳体(轴在该壳体内进行旋转)。当磁极移动经过传感器时，该传感器检测到磁极性的变化。通过对极性的改变次数计数，可以感测到相对于参考位置的旋转的量。为了感测旋转方向，可以提供两对这样的环和传感器，并将该两对环和传感器布置成使得一个传感器检测到其环的磁转变的旋转位置与另一传感器检测到其环的磁转变的位置错开。通过考虑由每个传感器所检测的转变的相对定时，可以感测旋转方向。

机器人领域利用铰接结构作为机器人臂。准确的位置感测对于机器人臂是非常重要的，以便确保能够按照预期精确地操纵机器人臂的末端执行器。位置传感器的磁环越大，就能越准确地感测机器人臂的两个连杆的相对旋转。然而，在一些机器人应用(例如，在外科机器人领域)中，希望位置传感器非常紧凑以装配到可用空间中并将位置传感器添加至所述臂的重量最小化。

因此，需要一种对精度和紧凑性的抵触要求进行平衡的改进的位置传感器。

发明内容

根据本发明的方面，提供了一种对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法，所述位置感测装置适于感测铰接结构的转动关节的位置，所述位置感测装置包括具有磁环的盘以及磁传感器组件，所述磁环具有磁极对，所述磁传感器组件包括用于对所述磁环的所述磁极对进行检测的磁传感器阵列，所述方法包括以下步骤：针对所述磁环的每个磁极对，利用所述磁传感器阵列取得校准磁极对位置读数，并且通过将所述校准磁极对位置读数与模型磁极对位置读数进行比较来生成磁极对校正函数；对所述磁环的所述磁极对的所述磁极对校正函数取平均，以生成用于所述磁环的平均磁极对校正函数；利用所述磁传感器阵列取得位置读数，所述位置读数包括多个磁极对位置读数；以及通过从每个磁极对位置读数中减去所述平均磁极对校正函数来生成经校正的位置读数。

所述校准磁极对位置读数是多位的。

所述磁极对校正函数可以包括周期性振荡函数。该周期性振荡函数可以包括正弦函数。

针对每个磁极对，通过将曲线拟合到所述校准磁极对位置读数并且从所拟合的曲线中减去表示所述模型磁极对位置读数的线来生成所述磁极对校正函数。可以使用最小二乘法将曲线拟合到所述校准磁极对位置读数。