一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了本发明专利技术提供了一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统，包括：姿态测量单元和计算机，所述姿态测量单元包括微处理器，和与微处理器电信号连接的三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计；姿态测量单元还具有固定端，姿态测量单元通过固定端固定设置在机械臂的每个关节的任一平面的任一位置上；姿态测量单元与计算机通讯连接；计算机用于根据姿态测量单元的姿态信息解算机械臂的关节转角；实现灵活方便、高效准确、不受环境影响的关节转角测量；使得测量不受环境限制，经过求解，可以获得串联型机械臂在运动过程中的关节转角信息，极大简化了机械臂关节转角测量过程。

An auxiliary measurement system and method of joint angle for a series rotating joint manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统及方法
本专利技术属于机械臂关节转角测量
，涉及一种利用包含有工业级三轴陀螺仪、工业级三轴加速度计以及工业级三轴磁力计的姿态检测单元，对串联旋转关节机械臂的关节转角进行辅助测量的测量方法。
技术介绍
机械臂中包含的高精度编码器系统是用户获得机械臂在运动过程中的各个关节角度信息的主要手段。通常为了更加准确的监测机械臂在运动过程中的位置和姿态等信息，用户通常会引入一套关节转角辅助测量系统。这套关节转角辅助测量系统可以作为辅助手段，监测机械臂的关节转角信息，为实现对机械臂进行故障诊断和参数修正等目的提供必要的关节角度辅助测量信息。但目前测量系统对串联旋转关节机械臂进行辅助关节角度测量时繁琐复杂，如何灵活方便的进行测量是需要解决的技术问题。
技术实现思路
为实现对串联旋转关节机械臂进行灵活方便的辅助关节角度测量，本专利技术提出一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量方法。该方法完全独立于机械臂本体中所包含的高精度编码器系统，适用于多自由度机械臂，利用包含有工业级三轴陀螺仪、工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统，其特征在于，包括：姿态测量单元和计算机，所述姿态测量单元包括微处理器，和与微处理器电信号连接的三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计；姿态测量单元还具有固定端，姿态测量单元通过固定端固定设置在机械臂的每个关节的任一平面的任一位置上；/n姿态测量单元与计算机通讯连接；/n计算机用于根据姿态测量单元的姿态信息解算机械臂的关节转角。/n

【技术特征摘要】
1.一种串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统，其特征在于，包括：姿态测量单元和计算机，所述姿态测量单元包括微处理器，和与微处理器电信号连接的三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计；姿态测量单元还具有固定端，姿态测量单元通过固定端固定设置在机械臂的每个关节的任一平面的任一位置上；
姿态测量单元与计算机通讯连接；
计算机用于根据姿态测量单元的姿态信息解算机械臂的关节转角。


2.如权利要求1所述的机械臂的关节转角辅助测量系统，其特征在于，所述惯性测量设备还包括通信组件和电源组件。


3.如权利要求2所述的机械臂的关节转角辅助测量系统，其特征在于，电源组件为微处理器、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和通信组件供电；通信组件用于将惯性测量设备解算得到的姿态信息通过串口、网线、蓝牙和WiFi方式传输到计算机。


4.一种如权利要求1-3所述的机械臂的关节转角辅助测量系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
搭建测量环境，在串联旋转关节机械臂的每个关节上固定一个姿态测量单元；
统一坐标系，将串联旋转关节机械臂的关节转角辅助测量系统中的各坐标系进行统一；
分解机械臂的复合运动，将机械臂的每个关节的复合运动分解为一系列各个关节的独立旋转运动；
分解姿态测量单元的复合姿态，将姿态测量单元所输出的复合姿态分解为一系列各个关节独立旋转运动时产生的姿态变化；
计算机械臂的关节转角，根据得到的机械臂各关节独立旋转运动的姿态变化，计算相应的关节转角。


5.如权利要求4所述的关节转角辅助测量方法，其特征在于，所述统一的坐标系包括：世界坐标系、固连在机械臂的基座上的基坐标系、姿态测量单元所处的导航坐标系、固连在姿态测量单元上的传感器坐标系和固连在机械臂各个关节上的关节坐标系；其中，导航坐标系取为北-东-地坐标系或北-西-天坐标系。


6.如权利要求4所述的关节转角辅助测量方法，其特征在于，所述分解机械臂的复合运动，是按照关节序号从高到低的顺序，将机械臂的复合运动分解为当前关节的独立旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：田新诚，徐小龙，周乐来，马昕，宋锐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37