机械臂的六维力测量系统、方法、机械臂、机器人及芯片技术方案

本申请属于机械臂技术领域，涉及一种机械臂的六维力测量系统、方法、机械臂、机器人及芯片，其中，该六维力测量系统包括设置于机械臂的触觉传感器；以及，与触觉传感器连接的控制器；上述触觉传感器在机械臂的至少一部位形成两个以上被区分且位于不同平面的触觉感应区域，触觉感应区域被触碰时产生用以表征三维方向上的受力信息的感应信号；控制器配置有六维力测量功能，该功能包括：基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩；将各个触觉感应区域在同一方向的力和力矩分别求和，得到目标部位的六维力信息。本申请提供的技术方案无需借助末端工具即可实现对机械臂上目标部位的六维力测量。的六维力测量。的六维力测量。

【技术实现步骤摘要】
机械臂的六维力测量系统、方法、机械臂、机器人及芯片


[0001]本申请属于机械臂
，尤其涉及一种机械臂的六维力测量系统、方法、机械臂、机器人及芯片。

技术介绍

[0002]六维力传感器是一种广泛应用在机械臂中的传感器，其能够同时测量空间坐标系内三个方向上的力和力矩(即六维力)。
[0003]在实际应用中，将六维力传感器安装在机械臂的末端法兰处，当机械臂的末端工具与被操作物体接触时，机械臂可通过该六维力传感器感知被操作物体的受力情况，便于实现力适应控制。
[0004]受限于六维力传感器的设计，现有的六维力传感器只能在安装末端工具后，基于该末端工具上的受力来测量末端的六维力，如果机械臂的末端没有安装末端工具，那么无法测量末端的六维力。而本申请专利技术人研究发现，如果能够脱离末端工具实现对机械臂某些部位的六维力测量，那将有利于对机械臂进行更灵活地操控。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种机械臂的六维力测量系统、方法、机械臂、机器人及芯片，无需借助末端工具即可实现对机械臂上目标部位的六维力测量。
[0006]本申请第一方面提供一种机械臂的六维力测量系统，包括：
[0007]设置于机械臂的触觉传感器；
[0008]以及，与所述触觉传感器连接的控制器；
[0009]所述触觉传感器在所述机械臂的至少一部位形成两个以上触觉感应区域，所述两个以上触觉感应区域被区分且位于不同平面，且所述触觉感应区域被触碰时产生感应信号，所述感应信号用以表征三维方向上的受力信息；
[0010]所述控制器配置有六维力测量功能，所述六维力测量功能包括：基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩；将所述各个触觉感应区域在同一方向的力和力矩分别求和，得到目标部位的六维力信息，所述目标部位为所述各个触觉感应区域所在的部位。
[0011]基于本申请第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩包括：
[0012]基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力；
[0013]将各个目标触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力，分别变换为基准坐标系中三维方向的力，其中，所述目标触觉感应区域为所述各个触觉感应区域中，坐标系与所述基准坐标系不同的触觉感应区域，且所述基准坐标系与每个目标触觉感应区域的坐标系之间预先建立有坐标系变换关系；
[0014]基于所述各个触觉感应区域在所述基准坐标系中三维方向的力，以及所述目标部位的三个预设旋转中心轴，确定所述各个触觉感应区域在基准坐标系中三维方向的力矩。
[0015]基于本申请第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述基准坐标系与所述各个触觉感应区域中的至少一触觉感应区域的坐标系相同。
[0016]基于本申请第一方面，或者本申请第一方面的第一种可能的实现方式，或者本申请第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述部位上设置的触觉传感器的数量不小于2，且分布于不同平面上，以在所述部位上形成所述两个以上触觉感应区域。
[0017]基于本申请第一方面，或者本申请第一方面的第一种可能的实现方式，或者本申请第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，对所述部位上设置的触觉传感器的触觉感应区域进行划分，以形成所述两个以上触觉感应区域。
[0018]基于本申请第一方面，或者本申请第一方面的第一种可能的实现方式，或者本申请第一方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述部位包括如下部位中的至少一个：机械臂末端、机械臂关节。
[0019]本申请第二方面提供一种机械臂的六维力测量方法，该机械臂设置有触觉传感器，所述触觉传感器在所述机械臂的至少一部位形成两个以上触觉感应区域，所述两个以上触觉感应区域被区分且位于不同平面，且所述触觉感应区域被触碰时产生感应信号，所述感应信号用以表征三维方向上的受力信息，所述六维力测量方法包括：
[0020]基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩；
[0021]将所述各个触觉感应区域在同一方向的力和力矩分别求和，得到目标部位的六维力信息，所述目标部位为所述各个触觉感应区域所在的部位。
[0022]基于本申请第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩包括：
[0023]基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力；
[0024]将各个目标触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力，分别变换为基准坐标系中三维方向的力，其中，所述目标触觉感应区域为所述各个触觉感应区域中，坐标系与所述基准坐标系不同的触觉感应区域，且所述基准坐标系与每个目标触觉感应区域的坐标系之间预先建立有坐标系变换关系；
[0025]基于所述各个触觉感应区域在所述基准坐标系中三维方向的力，以及所述目标部位的三个预设旋转中心轴，确定所述各个触觉感应区域在基准坐标系中三维方向的力矩。
[0026]本申请第三方面提供一种机械臂，包括：设置于机械臂的触觉传感器、存储器及处理器，所述处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现如第二方面或第二方面任一可能的实现方式所述方法的步骤。
[0027]本申请第四方面提供一种机器人，包括：如第三方面所述的机械臂。
[0028]本申请第五方面提供一种芯片，包括处理器，所述处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现如第二方面或第二方面任一可能的实现方式涉及的步骤。
[0029]由上可见，本申请中在机械臂设置触觉传感器，通过触觉传感器在机械臂的至少
一部位形成两个以上触觉感应区域，由于两个以上触觉感应区域被区分且位于不同平面，且触觉感应区域被触碰时产生感应信号，因此，基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，可以分别确定各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩，进一步将各个触觉感应区域在同一方向的力和力矩分别求和，即可得到目标部位(即上述各个触觉感应区域所在的部位)的六维力信息，该过程无需借助末端工具即可实现对该目标部位的六维力测量，而测量得到的该目标部位的六维力信息也有利于对机械臂进行更灵活地操控。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的方法方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1是本申请实施例提供的六维力测量系统结构示意图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂的六维力测量系统，其特征在于，包括：设置于机械臂的触觉传感器；以及，与所述触觉传感器连接的控制器；所述触觉传感器在所述机械臂的至少一部位形成两个以上触觉感应区域，所述两个以上触觉感应区域被区分且位于不同平面，且所述触觉感应区域被触碰时产生感应信号，所述感应信号用以表征三维方向上的受力信息；所述控制器配置有六维力测量功能，所述六维力测量功能包括：基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩；将所述各个触觉感应区域在同一方向的力和力矩分别求和，得到目标部位的六维力信息，所述目标部位为所述各个触觉感应区域所在的部位。2.根据权利要求1所述的六维力测量系统，其特征在于，所述基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在三维方向的力和力矩包括：基于同一部位上的各个触觉感应区域的感应信号，分别确定所述各个触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力；将各个目标触觉感应区域在各自坐标系中三维方向的力，分别变换为基准坐标系中三维方向的力，其中，所述目标触觉感应区域为所述各个触觉感应区域中，坐标系与所述基准坐标系不同的触觉感应区域，且所述基准坐标系与每个目标触觉感应区域的坐标系之间预先建立有坐标系变换关系；基于所述各个触觉感应区域在所述基准坐标系中三维方向的力，以及所述目标部位的三个预设旋转中心轴，确定所述各个触觉感应区域在基准坐标系中三维方向的力矩。3.根据权利要求2所述的六维力测量系统，其特征在于，所述基准坐标系与所述各个触觉感应区域中的至少一触觉感应区域的坐标系相同。4.根据权利要求1至3任一项所述的六维力测量系统，其特征在于，所述部位上设置的触觉传感器的数量不小于2，且分布于不同平面上，以在所述部位上形成所述两个以上触觉感应区域。5.根据权利要求1至3任一项所述的六维力测量系统，其特征在于，对所述部位上设置的触觉传感器的触觉感应区域进行划分，以形成所述两个以上触觉感...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹，黄睿，郎需林，姜宇，
申请(专利权)人：深圳市越疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：