一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法技术方案

本发明专利技术提出了一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法，属于机器人技术领域。解决了现有力矩传感器标定效率低、工作量大、准确性低的问题。标定系统所述电机通过联轴器与减速器相连，所述减速器依次与制动器、标准扭矩传感器及待标定关节力矩传感器相连，所述电机驱动与控制器和制动器控制器均与上位机Ⅰ相连，所述电机驱动与控制器与电机相连，所述制动器控制器与制动器相连，所述标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器均与上位机Ⅱ相连，所述上位机Ⅱ上储存有关节力矩传感器自动标定程序。它主要用于关节力矩传感器的自动标定。定。定。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法


[0001]本专利技术属于机器人
，特别是涉及一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，具备力矩感知的机器人得以迅猛发展，在未来具备替代仅具有位置感知工业机器人的趋势。实现力矩感知的关节力矩传感器技术是一个核心问题。如何实现机器人关节力矩传感器的高效、快速、准确的标定是实现机器人关节高精度力矩测量的关键步骤，直接影响机器人整体的力控制性能。现有的标定装置一般通过人工或滑轮砝码加载方式实现输入标定力矩的加载，存在工作效率低、工作量大、准确性低等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有技术中的问题，提出一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，它包括电机、联轴器、减速器、制动器、标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器、电机驱动与控制器、制动器控制器、上位机Ⅰ和上位机Ⅱ，所述电机通过联轴器与减速器相连，所述减速器依次与制动器、标准扭矩传感器及待标定关节力矩传感器相连，所述电机驱动与控制器和制动器控制器均与上位机Ⅰ相连，所述电机驱动与控制器与电机相连，所述制动器控制器与制动器相连，所述标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器均与上位机Ⅱ相连，所述上位机Ⅱ上储存有关节力矩传感器自动标定程序。
[0005]更进一步的，所述联轴器为弹性联轴器。
[0006]更进一步的，所述制动器为磁粉制动器。
[0007]更进一步的，所述电机为力矩电机。
[0008]更进一步的，所述标准扭矩传感器的量程大于待标定关节力矩传感器的量程。
[0009]更进一步的，所述标准扭矩传感器的精度等级高于待标定关节力矩传感器的精度等级。
[0010]更进一步的，所述制动器的额定制动力矩大于标准扭矩传感器的量程。
[0011]本专利技术还提供了一种机器人关节力矩传感器自动标定系统的标定方法，它包括以下步骤：
[0012]步骤一：根据待标定关节力矩传感器的量程2Q，每间隔5％设置一个标定点，分别为：-Q、-0.95Q、-0.90Q、-0.85Q、-0.80Q、-0.75Q、-0.70Q、-0.65Q、-0.60Q、-0.55Q、-0.50Q、-0.45Q、-0.40Q、-0.35Q、-0.30Q、-0.25Q、-0.20Q、-0.15Q、-0.10Q、-0.05Q、0、0.05Q、0.10Q、0.15Q、0.20Q、0.25Q、0.30Q、0.35Q、0.40Q、0.45Q、0.50Q、0.55Q、0.60Q、0.65Q、0.70Q、0.75Q、0.80Q、0.85Q、0.90Q、0.95Q和Q，共计41个标定点；
[0013]步骤二：通过上位机Ⅰ控制电机与制动器，使标准扭矩传感器输出到与步骤一中第一个标定点相同大小的力矩，通过制动器制动，保证施加输入扭矩的稳定，在上位机Ⅱ中记录标准扭矩传感器测量的力矩数值T1和此时待标定关节力矩传感器的输出电信号数值S1，采样频率为f(Hz)，采集时间为t(s)，共采集ft个数据点，并将以上数据发送至关节力矩传感器自动标定程序；
[0014]步骤三：根据步骤一中设置的标定点，重复步骤二，对其余标定点进行标定，最终完成所有标定点的加载标定；
[0015]步骤四：根据步骤二和步骤三的过程完成所有标定点的卸载标定；
[0016]步骤五：在上位机Ⅱ中利用关节力矩传感器自动标定程序，采用最小二乘的方法实现对待标定力矩传感器的标定，得到待标定关节力矩传感器的标定系数k。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了现有力矩传感器标定效率低、工作量大、准确性低的问题。本专利技术适用于不同量程力矩传感器的标定，可以适应多种机器人关节力矩传感器的自动标定。采用电机、联轴器、减速器、标准扭矩传感器和制动器实现输入标定力矩的加载、保持和测量，利用标准扭矩传感器的输出数值和待标定关节力矩传感器的输出信号通过关节力矩传感器自动标定程序实现机器人关节力矩传感器的自动标定。标定过程为全自动化，全程不需要进行人工加载，通过已编制好的程序可实现自动化标定。
附图说明
[0018]图1为本专利技术所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
[0020]参见图1说明本实施方式，一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，它包括电机、联轴器、减速器、制动器、标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器、电机驱动与控制器、制动器控制器、上位机Ⅰ和上位机Ⅱ，所述电机通过联轴器与减速器相连，所述减速器依次与制动器、标准扭矩传感器及待标定关节力矩传感器相连，所述电机驱动与控制器和制动器控制器均与上位机Ⅰ相连，所述电机驱动与控制器与电机相连，所述制动器控制器与制动器相连，所述标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器均与上位机Ⅱ相连，所述上位机Ⅱ上储存有关节力矩传感器自动标定程序。
[0021]本实施例电机和减速器用于提供待标定关节力矩传感器标定时需要的力矩输入，联轴器用于消除减速器和电机间的安装误差，制动器用于保持待标定关节力矩传感器标定时需要的恒定力矩，电机驱动与控制器和制动器控制器分别与电机和制动器相连，并同时与上位机Ⅰ连接，通过上位机Ⅰ控制电机与制动器；待标定关节力矩传感器的输出电信号数值和标准扭矩传感器测量的力矩数值同时发送至上位机Ⅱ，关节力矩传感器自动标定程序存储在上位机Ⅱ上。
[0022]优选的，所述联轴器为弹性联轴器，所述制动器为磁粉制动器，通过磁粉制动器实现对输入标定力矩的保持，稳定输入力矩，同时防止电机一直工作于堵转状态导致发热严
重，烧毁电机。所述电机为力矩电机，通过减速器实现机器人关节力矩传感器自动标定系统输入标定力矩的增大，所述标准扭矩传感器的量程大于待标定关节力矩传感器的量程，所述标准扭矩传感器的精度等级高于待标定关节力矩传感器的精度等级，所述制动器的额定制动力矩大于标准扭矩传感器的量程，通过合理选择电机、弹性联轴器、减速器、磁粉制动器和标准扭矩传感器可以实现对不同量程的机器人关节力矩传感器的标定。
[0023]本实施例为一种机器人关节力矩传感器自动标定系统的标定方法，它包括以下步骤：
[0024]步骤一：根据待标定关节力矩传感器的量程2Q，每间隔5％设置一个标定点，分别为：-Q、-0.95Q、-0.90Q、-0.85Q、-0.80Q、-0.75Q、-0.70Q、-0.65Q、-0.60Q、-0.55Q、-0.50Q、-0.45Q、-0.40Q、-0.35Q、-0.30Q、-0.25Q、-0.20Q、-0.15Q、-0.10Q、-0.05Q、0、0.05Q、0.10Q、0.15Q、0.20Q、0.25Q、0.30Q、0.35Q、0.40Q、0.45Q、0.50Q、0.55Q、0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：它包括电机、联轴器、减速器、制动器、标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器、电机驱动与控制器、制动器控制器、上位机Ⅰ和上位机Ⅱ，所述电机通过联轴器与减速器相连，所述减速器依次与制动器、标准扭矩传感器及待标定关节力矩传感器相连，所述电机驱动与控制器和制动器控制器均与上位机Ⅰ相连，所述电机驱动与控制器与电机相连，所述制动器控制器与制动器相连，所述标准扭矩传感器、待标定关节力矩传感器均与上位机Ⅱ相连，所述上位机Ⅱ上储存有关节力矩传感器自动标定程序。2.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述联轴器为弹性联轴器。3.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述制动器为磁粉制动器。4.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述电机为力矩电机。5.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述标准扭矩传感器的量程大于待标定关节力矩传感器的量程。6.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述标准扭矩传感器的精度等级高于待标定关节力矩传感器的精度等级。7.根据权利要求1所述的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统，其特征在于：所述制动器的额定制动力矩大于标准扭矩传感器的量程。8.一种如权利要求1所述的机器人关节力矩传感器自动标定系统的标定方法，其特征在于：它包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永军，崔士鹏，蒋再男，刘伊威，刘宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：