[发明专利]一种多分量力及力矩的测量方法及系统

摘要

本发明公开一种多分量力及力矩的测量方法及系统。该方法通过获取加速度传感器测量值；根据所述加速度传感器测量值、所述加速度传感器的固有频率和阻尼比，获取第一加速度值；根据所述第一加速度向量确定惯性力向量；获取力传感器施加于刚体的力向量；根据所述惯性力向量和所述力传感器施加于刚体的力向量，确定所述刚体受到的多分量力及力矩值，所述多分量力及力矩值为所述刚体的除力传感器施加的力以外的力向量。采用本发明的方法及系统，将加速度传感器的阻尼计算在内，考虑了阻尼造成的输出偏差问题，显著提高了测量的精度，降低了相应的人力、物力成本。

主权项

1.一种多分量力及力矩的测量方法，其特征在于，所述方法包括：获取n个加速度传感器的测量值；根据所述n个加速度传感器测量值、所述加速度传感器的固有频率和阻尼比，确定第一加速度向量；具体包括：对于所述n个加速度传感器中的第j个加速度传感器，利用公式确定第一加速度向量a_j，其中ω_{n_j}＝2πf_{n_j}，f_{n_j}为第j个加速度传感器固有频率，ζ_j为第j个加速度传感器阻尼比，a_{r_j}为所述第j个加速度传感器测量值，a′_{r_j}为a_{r_j}关于时间的一阶导数，a″_{r_j}为a_{r_j}关于时间的二阶导数；根据所述第一加速度向量确定惯性力向量；具体包括：获取有效校准数据，所述有效校准数据为受力对象受到外力激励后外力值已知期间各个加速度传感器和力传感器的输出数据，所述受力对象包括刚体和所述刚体的支撑装置,所述外力值为所述刚体受到的除力传感器施加的力以外的力向量值；根据所述有效校准数据确定所述第一加速度向量与所述惯性力向量之间数学模型中的未知参数；将所述第一加速度向量代入所述数学模型，确定所述惯性力向量F_I，其中所述第一加速度向量A＝(a₁,a₂,a₃,…,a_n)^T，a₁为第1个加速度传感器第一加速度向量，a₂为第2个加速度传感器第一加速度向量，a₃为第3个加速度传感器第一加速度向量，a_n为第n个加速度传感器第一加速度向量；获取力传感器施加于刚体的力向量；所述力传感器施加于刚体的力向量为力传感器输出值向量的负值；根据所述惯性力向量和所述力传感器施加于刚体的力向量，利用公式F_e＝‑F_I‑F_b确定所述刚体受到的多分量力及力矩值，所述多分量力及力矩值为所述刚体受到的除力传感器施加的力以外的力向量，其中F_I为惯性力向量；F_b为力传感器施加于刚体的力向量，为所述力传感器输出的测量值的负值。