基于六维力传感器的碰撞位置感知方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，提出利用六维力传感器计算点接触时刚性机械臂受力点位置，主要用于机器人交互领域。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，传统的无交互能力的机器人已经逐渐向具有环境感知及环境交互方向发展，相关技术如视觉技术，力反馈技术，温度感知技术等，同时对于环境的交互和感知能力要求越来越高。力感知不仅是机器人与外界交互的重要方式，而且还是部分装配技术的关键，可以使机器人具备更强的环境适应能力。依靠力信号，调整机器人相关状态，以完成相关的任务。机械臂碰撞点的检测，有助于辅助机器人更好的适应环境，能够更加精确的了解环境的状况，从而做出决策。随着对信息的进一步了解，要求机器人具有类似于人皮肤的感知性能，以满足应用需求。麻省理工学院研究出一款QCT的复合材料做成电子皮肤，其能够感知到机器人与外界发生作用时的作用点及力的大小。其原理是这种材料在微小的压力下，改变相应的电阻值，从而或者综合感知信息，类似的产品还有日本和飞利浦公司研制的电子皮肤，此类系统的优点在于能够直接感知力的作用点，并计算出力的作用方向和大小。但安装于机器人中，要求完全覆盖机器人外表面，线路较为复杂，且算法需要针对外形进行复杂的设计，解析度低、采样速度慢、价格昂贵，适用性较差，易破损。
技术实现思路
针对上述技术不足，本专利技术的目的提供一种通过计算的方式间接得到作用点的位置信息和力信息的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，包括以下步骤：1)在机械臂的第一关节与基座之间安置六维力传感器；2)将六维力传感器反馈的力和力矩...
【技术保护点】
基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于包括以下步骤：1)在机械臂的第一关节与基座之间安置六维力传感器；2)将六维力传感器反馈的力和力矩信息代入考虑机械臂重力和运动学影响的力分析总体方程，得到碰撞点的作用力和力矩；3)根据碰撞点的作用力和力矩得到碰撞点在基坐标系的位置。
【技术特征摘要】
1.基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于包括以下步骤：1)在机械臂的第一关节与基座之间安置六维力传感器；2)将六维力传感器反馈的力和力矩信息代入考虑机械臂重力和运动学影响的力分析总体方程，得到碰撞点的作用力和力矩；3)根据碰撞点的作用力和力矩得到碰撞点在基坐标系的位置。2.根据权利要求1所述的基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于所述力分析总体方程为： f = f 0 + f cB + f Bd m = τ 0 + τ cB + τ Bd ]]>f和m分别为六维力传感器测量的力和力矩；f0和τ0分别为仅考虑重力影响下机械臂的重力补偿和重力力矩补偿；fcB和τcB分别为不考虑重力影响及机械臂运动的动力学影响下、基于基坐标系原点的碰撞点的作用力和力矩；fBd和τBd分别为表示仅考虑动力学补偿的力补偿和力矩补偿。3.根据权利要求2所述的基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于所述仅考虑重力影响下机械臂的重力补偿为各关节所受重力之和，重力力矩补偿为各关节重力与基于基座标系的质心的叉乘之和。4.根据权利要求2所述的基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于所述仅考虑动力学补偿的力补偿和力矩补偿分别为和其中，fBdn表示关节n运动产生的加速度力和科氏力转换到基座标下的等效力；τBdn表示关节n运动产生的对基座标原点的等效力矩，i表示总的关节数量。5.根据权利要求1所述的基于六维力传感器的碰撞位置感知方法，其特征在于所述根据碰撞点的作用力和力矩得到碰撞点在基坐标系的位置通过对下述公式求解得到： f cB m cB = M ( T ( p ‾ T T B c ) 3,1 ) T ( T ( ...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷雨泉，张会文，张阳，张伟，何旭，刘玉旺，骆海涛，陈正仓，蔺兆宝，付明亮，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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