[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种传感器测力的补偿方法，具体涉及一种传感器测力的重力补偿方法。

背景技术

在航空航天以及工业生产、装配领域，经常会利用机器人进行部件装配或搬运等操作，在利用机器人进行上述作业时，需要测量机器人末端所夹持的负载所受的外力，以保证作业过程的准确性与安全性。

目前，测量外力大部分的解决办法是在受力点放置力传感器，点对点的测力，问题在于只能测量单一位置单一方向的力，对于测量可能来自任意方向、任意大小作用在末端载荷任意部位的力，不可能在受力物体上遍布传感器，这是无法实现的。对于这种测量任意受力点、任意方向、任意大小的力时，需要在载荷的夹持部位放置六维力传感器，通过六个力信息换算得到物体所受外力大小。这里存在一个问题，六维力传感器在测力的时候，测量的是物体所受外力和物体自身重力的矢量和，尤其是当物体自身重力较大时，单从六维力传感器的测量数据中，无法得到物体所受的真实外力。

发明内容

本发明为了解决六维力传感器的测量数据中存在载荷的重力影响造成传感器测力数据存在较大误差的问题。

基于降维解析的传感器载荷外力测量中的重力补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、在机器人的机械手初始位置(机械手末端连接六维力传感器，传感器末端连接载荷)，六维力传感器测得六维力传感器坐标系下的力与力矩：F_x0、F_y0、F_z0、M_x0、M_y0、M_z0；

F_x0、F_y0、F_z0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；M_x0、M_y0、M_z0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：F_x00、F_y00、F_z00、M_x00、M_y00、M_z00；此时，F_x00＝F_z00＝0，F_y00＝-G，M_y00＝0；

F_x00、F_y00、F_z00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；

M_x00、M_y00、M_z00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(x_c,y_c,z_c)；