[发明专利]一种用于补偿六维力传感器的方法

说明书

本发明公开了一种用于补偿六维力传感器的方法。本发明通过设定力矩与力的预设关系，以及力矩与力矩之间的预设关系，实现了对初始解算矩阵中力矩与力的补偿，进而提高了测量精度。在分析力矩与力的预设关系时，本发明不仅考虑了产生主要影响的力矩对不同方向的力的影响进行补偿，还考虑了产生次要影响的力矩对不同方向的力进行补偿。该方法能够使测量结果更加精准。

技术领域

本发明涉及一种用于补偿六维力传感器的方法，属于自动化领域。

背景技术

目前，在机械臂的应用过程中，机械臂末端的六维力传感器负责对机械臂的受力情况进行实时监测，同时作为运动规划的参考，要求能够同时监控三个力分量与三个力矩分量的变化，并实时将力与力矩的全部信息反馈到中央控制器，便于中央控制器对机械臂进行控制。其中，使用六维力传感器的过程是通过将所有支路采集的数据利用特定的算法进行解算，转化为空间载荷值的过程。

但在实际应该过程中，发现六维力传感器存在如下问题：当六维力传感器的刚性要求较大，且力和力矩的测量量程接近1:1时，六维力传感器的维间耦合严重，所得的解算结果精度较低。经检索，目前现有技术中未发现有解决该问题的方法，只能使用该精度较低的解算结果进行应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于补偿六维力传感器的方法，在不增加六维力传感器结构复杂度的同时，通过补偿算法，对六维力传感器的解算结果进行补偿，提高六维力传感器的解算精度。

一种用于补偿六维力传感器的方法，获得由x轴、y轴和z轴方向的力和力矩六个元素组成的初始解算矩阵；

根据六维力传感器初始解算矩阵的值与校准力值的差异，确定力与力矩之间的预设关系；将初始解算矩阵中获得的元素代入预设关系中，获得力的补偿量，并对初始解算矩阵中的力进行补偿；

根据六维力传感器初始解算矩阵的值与校准力值的差异，确定力矩与力矩之间的预设关系；将初始解算矩阵中获得的元素代入预设关系中，获得力矩的补偿量；并对初始解算矩阵中的力矩进行补偿；

其中，所述力与力矩之间的预设关系包括第一预设关系和第二预设关系，其中，第一预设关系是反映主影响力矩对x轴、y轴和z轴方向的力产生的影响关系；第二预设关系是反应次影响力矩对x轴、y轴和z轴方向的力产生的影响关系；其中，主影响力矩和次影响力矩根据实际应用分析场景确定。

较佳地，所述初始解算矩阵由预设的校准矩阵和传感器的灵敏度电压差的乘积获得。

较佳地，在获得第一预设关系时，以x轴方向的力矩作为主影响力矩，解算x轴方向的力矩对x轴、y轴和z轴方向的力产生的影响关系，则其第一预设关系为：

其中，ΔFx₁为x轴方向的力矩对x轴方向的力的预设关系所对应的补偿，ΔFy₁为x轴方向的力矩对y轴方向的力之间的预设关系所对应的补偿，ΔFz₁为x轴方向的力矩对z轴方向的力之间的预设关系所对应的补偿，Mx₀为所述初始解算矩阵中x轴方向的力矩，k_i'为系数，i’＝1，2，…，9，d₁、d₂、d₃为常数项。

较佳地，在获得第二预设关系时，以y轴方向和z轴方向的力矩作为次影响力矩，解算y轴方向和z轴方向的力矩对x轴方向、y轴方向和z轴方向的力产生的影响关系，则其第二预设关系为：