[发明专利]双模式六维力/力矩传感器标定装置及标定方法

说明书

本发明涉及一种双模式六维力/力矩传感器标定装置及标定方法，属于传感器标定领域。双模式为一般标定模式和Z向力矩标定模式；标定支架安装在标定底座上，标定支架两侧分别安装上滑轮组件、下滑轮组件，标定支架的横梁中部安装一个滑轮A；传感器竖直安装在标定底座上、力/力矩加载臂通过螺栓连接在传感器上构成所述的一般标定模式；或者通过U型支架、Z向力矩加载臂水平安装在标定支架上构成所述的Z向力矩标定模式。结构简单、操作简便、加载力值稳定、精度高、通用性好等优点，能够对各个方向单维力/力矩进行单独标定，又能对各个方向的力矩进行复合加载，同时整体采用纯机械结构避免电磁干扰对标定精度的影响。

技术领域

本发明涉及传感器标定领域，特别涉及一种双模式六维力/力矩传感器标定装置及标定方法，适用于六维力/力矩传感器的标定。

背景技术

六维力传感器是一种能够同时感知空间笛卡尔坐标系中的三维力信息和三维力矩信息的传感器。广泛应用于航空航天、制造与装配、体育竞技以及遥操作机器人等领域。六维力传感器由于制造、装配、贴片误差及电路噪声干扰等影响，造成六维力/力矩传感器的输入力值与输出值之间的关系不确定。需要通过标定实验来检测六维力传感器的实际性能指标，目的在于确定输入与输出之间的关系。标定装置在六维力传感器的整个研制过程中占有重要的地位。

目前，六维力/力矩传感器标定装置的加载力方式主要有千斤顶式、液压式、手摇减速机式、砝码式等。其中千斤顶式、液压式、手摇减速机式由于本身加载力值不稳定、加载精度差应用场合较少，普遍采用砝码式加载。中国专利申请公布号为：CN101936797A公开了一种采用砝码加载的方式对六维力传感器进行标定，该装置依然无法实现对六维力/力矩传感器进行单维力/力矩施加载荷。中国专利申请公布号为：CN103604561B、CN103528755B公开了可实现单维力/力矩施加载荷加载的六维力/力矩传感器标定装置，但两装置同时存在装置复杂、体积大、装配要求高，且由于采用电机驱动工作台对标定有一定电磁干扰的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双模式六维力/力矩传感器标定装置及标定方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明通过砝码加载，能够对各个方向单维力/力矩进行单独标定，又能对各个方向的力矩进行复合加载，同时整体采用纯机械结构避免电磁干扰对标定精度的影响。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

双模式六维力/力矩传感器标定装置，双模式为一般标定模式和Z向力矩标定模式；标定装置结构包括标定底座1、标定支架2、上滑轮组件3、下滑轮组件4、力/力矩加载臂5，所述标定支架2安装在标定底座1上，标定支架2两侧分别安装上滑轮组件3、下滑轮组件4，标定支架2的横梁中部安装一个滑轮A6；

传感器7竖直安装在标定底座1上、力/力矩加载臂5通过螺栓连接在传感器7上构成所述的一般标定模式；或者通过U型支架8、Z向力矩加载臂9水平安装在标定支架2上构成所述的Z向力矩标定模式。

所述的标定底座1设置有传感器连接孔A101、标定支架连接孔102；标定底座1底面设置U型槽103，U型槽内设螺纹孔，为调整螺栓B403预留安装空间，利用调整螺栓403与螺纹孔的相对运动实现对下滑轮组件4的位置调整；

所述的标定支架2上设有U型支架连接孔201、标定支架安装孔202、上滑轮组件调整孔203、下滑轮组件调整孔205、长圆孔207、方形通孔209、通孔A210及横梁滑轮安装孔212，其中横梁滑轮安装孔212为滑轮A6提供支撑，并使力/力矩加载臂5与滑轮6间的钢丝绳与力/力矩加载臂5的轴线重合。

所述的上滑轮组件3包括调整螺栓A303、调整架A305、滑轮B307、滑轮C308，所述上滑轮组件3通过调整螺栓A303与调整架305的相对运动，带动上滑轮组件3整体在上滑轮组件调整孔203内滑动，实现滑轮B307、滑轮C308位置的调整；