[发明专利]一种空间站机械臂关节力传感器温漂补偿方法

说明书

本发明公开了一种空间站机械臂关节力传感器温漂补偿方法，首先记录空载状态下，各梯度分布的测试温度下不同关节角度时力传感器测试值；根据不同关节角度时力传感器测试值确定每一测试温度下温漂补偿函数中的系数，得到每一测试温度下的温漂补偿函数；根据各测试温度下的温漂补偿函数插值得到当前温度补偿值。本发明能够实现对关节力传感器温漂的快速、准确补偿，解决了常用补偿方法无法耦合关节角度状态的问题，适用于空间站机械臂在轨任务实施。

技术领域

本发明属于空间机械臂/机器人技术领域，涉及一种空间站机械臂关节力传感器温漂补偿方法，用于补偿由于空间高低温环境影响而发生的关节力传感器温漂现象。

背景技术

空间站机械臂关节内均设计集成了一维力传感器，用于机械臂力控制模式下完成关节力矩的闭环控制。受空间高低温环境影响，关节结构存在周期性应变，将导致关节力传感器发生温漂现象。如果对力传感器温漂不加以补偿，则关节力矩实际状态与期望状态会发生较大偏差，影响机械臂关节力矩状态感知和在轨任务实施。

经过对相关文献检索，许多研究均采用查表法完成对力传感器温漂的补偿，即利用温度传感器获取当前温度状态，再查表获得力传感器零点补偿系数，完成温漂补偿。但是由于空间环境、机械臂关节设计状态等特殊因素影响，随着关节运动，不同关节角度下的关节结构应变存在显著不同，则力传感器温漂应当补偿不同的状态，即温漂补偿系数即与温度有关，也与关节角度有关，文献已有方法均不合适。因此，需要一种快速、准确的关节力传感器温漂补偿方法，其对于空间站机械臂的在轨任务实施至关重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种空间站机械臂关节力传感器温漂补偿方法，解决了常用补偿方法无法耦合关节角度状态的问题，能够实现对关节力传感器温漂的快速、准确补偿，同时计算效率高、补偿精度高，适用于空间站机械臂在轨任务实施。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

首先记录空载状态下，各梯度分布的测试温度下不同关节角度时力传感器测试值；根据不同关节角度时力传感器测试值确定每一测试温度下温漂补偿函数中的系数，得到每一测试温度下的温漂补偿函数；根据各测试温度下的温漂补偿函数插值得到当前温度补偿值。

具体的，一种空间站机械臂关节力传感器温漂补偿方法，包括：

在机械臂的工作温度区间内，选择梯度变化的m个测试温度T₁，T₂，…T_m；

机械臂空载状态下，在每一测试温度，记录不同关节角度时力传感器测试值；

建立关于关节角度的温漂补偿函数，根据不同关节角度时力传感器测试值确定每一测试温度下温漂补偿函数中的系数，得到每一测试温度下的温漂补偿函数；

机械臂实际工作过程中，记当前温度为T，当前关节角度为θ_now，当T∈[T_q,T_q+1]时，根据测试温度T_q下的温漂补偿函数和测试温度T_q+1下的温漂补偿函数，得到温度T_q、关节角度θ_now时的温度补偿值和温度T_q+1、关节角度θ_now时的温度补偿值1≤q＜m；

根据和插值得到当前温度补偿值

利用当前温度补偿值对当前力传感器的实测值进行补偿。

进一步的，所述温漂补偿函数为基于正弦函数的拟合函数。

进一步的，温漂补偿函数为采用叠加正弦函数的拟合函数：