[发明专利]一种机器人关节刚度的标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种机器人关节刚度的标定装置，其特征在于，包括：串联机器人、斜面底座、实验平台、闭环测量装置、末端连接件以及夹板支架；

所述斜面底座以及所述夹板支架设于所述实验平台上；所述串联机器人设于所述斜面底座上，所述串联机器人的末端与所述闭环测量装置之间设有质量块，所述质量块用于向所述串联机器人的末端施加载荷；所述闭环测量装置由所述夹板支架支撑，所述闭环测量装置内设有标定块，所述标定块用于标定所述串联机器人的末端，所述闭环测量装置用于标定所述串联机器人的关节刚度；所述末端连接件用于连接所述串联机器人以及所述标定块；所述质量块设于所述串联机器人的末端与所述末端连接件之间。

2.根据权利要求1所述的机器人关节刚度的标定装置，其特征在于，所述闭环测量装置具体包括：夹板组、位移传感器、内六角螺钉、定位销以及活动板；

所述夹板组包括三块夹板，三块所述夹板构成两两相邻的虚拟立方体；所述活动板设于所述虚拟立方体的任一侧面；

每块所述夹板上均设有所述位移传感器；每个所述位移传感器与所述标定块的平面相接触，所述位移传感器用于测量所述标定块移动的位移变化量；

所述内六角螺丝以及所述定位销设于所述活动板上，所述活动板用于带动所述标定块移动。

3.根据权利要求2所述的机器人关节刚度的标定装置，其特征在于，还包括：初始标定连接件；

所述初始标定连接件设于所述活动板上，并通过所述内六角螺丝以及所述定位销固定连接所述初始标定连接件以及所述标定块。

4.一种机器人关节刚度的标定方法，其特征在于，所述标定方法应用于一种机器人关节刚度的标定装置，所述机器人关节刚度的标定装置包括：串联机器人、斜面底座、实验平台、闭环测量装置、末端连接件以及夹板支架；所述斜面底座以及所述夹板支架设于所述实验平台上；所述串联机器人设于所述斜面底座上，所述串联机器人的末端与所述闭环测量装置之间设有质量块，所述质量块用于向所述串联机器人的末端施加载荷；所述闭环测量装置由所述夹板支架支撑，所述闭环测量装置内设有标定块，所述标定块用于标定所述串联机器人的末端，所述闭环测量装置用于标定所述串联机器人的关节刚度；所述末端连接件用于连接所述串联机器人以及所述标定块；所述质量块设于所述串联机器人的末端与所述末端连接件之间；

所述机器人关节刚度的标定方法包括：

建立机器人基座坐标系、机器人末端坐标系、闭环测量装置的测量坐标系、标定块坐标系以及机器人末端施加载荷点坐标系；

利用所述标定块对所述闭环测量装置进行初始标定，记录所述串联机器人的多个标定点对应的关节角度以及所述闭环测量装置内的位移传感器测量的标定位移变化量；

在所述串联机器人的末端更换不同的质量块，对所述串联机器人的末端施加不同载荷，并利用所述关节角度驱动所述串联机器人的末端到达标定点，获取所述闭环测量装置内的位移传感器测量的当前位移变化量；

基于所述测量坐标系以及所述标定块坐标系，根据所述标定位移变化量以及所述当前位移变化量确定串联机器人的末端产生的偏移量；

基于所述机器人基座坐标系、所述机器人末端坐标系、标定块坐标系以及所述机器人末端施加载荷点坐标系，根据所述关节角度、所述串联机器人的末端产生的偏移量以及不同的载荷下所述串联机器人的末端承受的力或力矩标定出所述串联机器人的实际关节刚度。

5.根据权利要求4所述的机器人关节刚度的标定方法，其特征在于，所述利用所述标定块对所述闭环测量装置进行初始标定，记录所述串联机器人的多个标定点对应的关节角度以及所述闭环测量装置内的位移传感器测量的标定位移变化量，之后还包括：

根据所述标定位移变化量，利用最小二乘法确定每个所述标定点的标定块坐标系相对于测量坐标系的相对位姿。