[发明专利]基于降维解析的传感器载荷外力测量中的重力补偿方法

摘要

基于降维解析的传感器载荷外力测量中的重力补偿方法，涉及传感器测量其载荷所受外力的载荷重力补偿方法。为了解决载荷的重力使传感器测力存在较大误差的问题。本发明首先在机器人的机械手初始位置，测得六维力传感器坐标系下的力与力矩；然后调整机器人的机械手的位置，使得六维力传感器坐标系的y轴与重力方向平行且反向，六维力传感器测得六维力传感器坐标系下的力与力矩；基于力与力矩关系计算载荷的重力重心在六维力传感器坐标系下的位置；在机器人完成作业任务的过程中，通过六维力传感器测得实际的力并计算力矩，基于载荷的重力重心在六维力传感器坐标系下的位置，对六维力传感器测得的数据进行校正。本发明用于传感器测力的载荷重力补偿。

主权项

1.基于降维解析的传感器载荷外力测量中的重力补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在机器人的机械手初始位置，六维力传感器测得六维力传感器坐标系下的力与力矩：Fx0、Fy0、Fz0、Mx0、My0、Mz0；Fx0、Fy0、Fz0分别为初始位置对应测得的力在六维力传感器坐标系x轴、y轴、z轴的分量；Mx0、My0、Mz0分别为初始位置对应测得的力矩在六维力传感器坐标系x轴、y轴、z轴的分量；步骤2、调整机器人的机械手的位置，使得六维力传感器坐标系的y轴与重力方向平行且反向；六维力传感器测得六维力传感器坐标系下的力与力矩：Fx00、Fy00、Fz00、Mx00、My00、Mz00；此时，Fx00＝Fz00＝0，Fy00＝‑G，My00＝0；Fx00、Fy00、Fz00分别为六维力传感器坐标系y轴与重力方向平行时对应测得的力在六维力传感器坐标系x轴、y轴、z轴的分量；Mx00、My00、Mz00分别为六维力传感器坐标系y轴与重力方向平行时对应测得的力矩在六维力传感器坐标系x轴、y轴、z轴的分量；步骤3、计算载荷的重力重心在六维力传感器坐标系下的位置(xc,yc,zc)；基于步骤1和步骤2中的力与力矩，根据力与力矩的关系得到：步骤4、重力补偿：在机器人进行作业任务的过程中，机械手在任意位置，通过六维力传感器测得Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz；载荷的重力在六维力传感器坐标系下的三坐标下的分量分别为F′x、F′y、F′z如下：F′x＝Gcos(φ)F′y＝Gcos(θ)F′z＝Gcos(ψ)其中，φ、θ、ψ分别为重力与六维力传感器坐标系x、y、z轴的夹角；基于F′x、F′y、F′z以及载荷的重力重心在六维力传感器坐标系下的位置(xc,yc,zc)，根据力与力矩的关系计算得到载荷的重力力矩在六维力传感器坐标系下的三坐标下的分量M′x、M′y、M′z；对六维力传感器测得的数据进行校正得到：从而完成对传感器测力的重力补偿。