[发明专利]一种用于带有力传感器初始值的力牵引重力补偿方法

说明书

本发明公开了一种用于带有力传感器初始值的力牵引重力补偿方法，包括：获取末端执行工具不受外力且机器人处于不同姿态下的多组六维力传感器测量数据；根据不同姿态下的六维力传感器测量数据为固定值建立方程组，并利用最小二乘法求解最优值，求得六维力传感器初始值参数；根据六维力传感器初始值参数获取末端执行工具重力、末端执行工具质心在六维力传感器的坐标和六维力传感器力矩初始值；求解六维力传感器坐标系相对于机器人基坐标系的位姿变换；求解外界所施加给六维力传感器的力和力矩。用于有效对工具重力进行参数估计，实现工具重力补偿。

技术领域

本发明涉及机器人力控技术领域，更具体的说是涉及用于带有力传感器初始值的力牵引重力补偿方法。

背景技术

在利用力传感器对机器人进行应用开发时，力传感器需要实时获取外界所施加的力和力矩。当力传感器连接工具时，力传感器会受工具重力及初始值的影响，无法实时获取外界所施加力的数据。在下颌骨截骨机器人力随动及力学安全监控系统中，对力传感器初始值及工具重力参数进行估计成为必要的工作。

由于力传感器工作方式的原因，力传感器在刚通电工作时，力传感器会受到温度等环境影响，初始值往往不固定，且力传感器末端往往连接着法兰和工具，无法实时获得力传感器的初始值，对力传感器初始值进行估计，可以通过拆卸工具和法兰，对力传感器的数值进行采集，求解平均值作为力传感器的初始值，但此种方法需要重复拆卸工具和法兰，增加了工作的繁琐性。为解决此问题，本发明提出不拆卸工具和法兰，利用参数估计的方法，对力传感器初始值进行估计。并且补充了机器人末端坐标系和力传感器坐标系的配准部分，以便提高重力补偿精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于带有力传感器初始值的力牵引重力补偿方法，用于有效对工具重力进行参数估计，实现工具重力补偿。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于带有力传感器初始值的力牵引重力补偿方法，包括：

获取末端执行工具不受外力且机器人处于不同姿态下的多组六维力传感器测量数据；

根据不同姿态下的所述多组六维力传感器测量数据为固定值建立方程组，并利用最小二乘法求解最优值，求得六维力传感器初始值参数；

根据所述六维力传感器初始值参数获取末端执行工具重力、末端执行工具质心在所述六维力传感器的坐标和六维力传感器力矩初始值；

求解所述六维力传感器坐标系相对于机器人基坐标系的位姿变换；

求解末端执行工具不受外力时所施加给所述六维力传感器的力和力矩。

优选的，根据不同姿态下的所述六维力传感器测量数据为固定值建立方程组，并利用最小二乘法求解最优值，求得六维力传感器初始值参数，具体包括：

从所述六维力传感器侧得的n组数据中选择d对不同的两组数据带入公式(1)中，a＝1,2...d,d≥3；ai,aj≤n,ai≠aj,n≥4，其中表示第a对数据中第i、j组六维力传感器测得数据的x、y、z轴力的大小，表示第a对数据中第i、j组六维力传感器测得数据的x、y、z轴力矩的大小；

构建方程为：

其中，表示第k组六维力传感器测得数据的x、y、z轴力的大小，表示六维力传感器x、y、z轴力初始值的大小，G为工具重力的大小；

则：

利用最小二乘法求解出六维力传感器xyz轴力的初始值和