CN109015758A - 方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置 - Google Patents

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王艺颖
王耀弘
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators

Abstract

本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置，包括支架、回转机构和加载机构；支架包括口字形底框、倒U形侧框和U形扶手，口字形底框的底面四个顶点位置均可拆卸安装有带刹车的万向轮，倒U形侧框设置两个且前后正对，倒U形侧框的两底端分别固定在口字形底框的顶面左右两个顶点，倒U形侧框的顶部左右两端向上垂直固定有支撑杆，支撑杆的上端向内弯折且末端具有竖直的贴合面，U形扶手的两端分别与两个倒U形侧框的左立杆铰接；回转机构包括直杆、弧形杆、工作圆台和横梁，直杆的右端与后面的倒U形侧框的右立杆固定，直杆左端向上垂直固定有第一立柱，弧形杆左端与前面的倒U形侧框的左立杆固定。

Description

方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置
技术领域
本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置。
背景技术
随着机器人朝着智能化方向不断发展，机器人智能化的重要元件六维力传感器受到越来越多的关注与重视。对六维力传感器进行标定是投入使用前的关键环节，为标定时能够准确对传感器进行加载，以及能够高效的采集标定数据，研究设计先进的、高精度的六维力传感器标定系统是实现对六维力传感器准确、高效标定的保障。
目前，相对于新型传感器的快速发展来讲，我国在新型传感器的计量测试技术和测试方法方面相对较为落后，许多新型传感器尚无相应的标准，也没有相关的标准检测手段和检测设备，以及能够准确、可溯源、简便的检定方法；同时，由于产品的稳定性、一致性、可靠性较差，许多重要传感器主要通过进口来满足。我国在新型传感器计量检测技术和装置方面尚不能满足经济建设与社会发展的需要。
尽管关于六维力传感器的标定方法和标定装置有较多，然而国内尚未建立起六维力传感器的检定方法，也无相应的检定规程，因此，迫切需要建立起六维力传感器的计量测试方法与装置，并在其基础上建立六维力/力矩传感器的检定规范和标准，进而为六维力与力矩传感器的使用提供重要的保障。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置，不但为六维力传感器的测试改进提供有效检测方法，同时对六维力传感器的应用也有很好的促进作用，可以随意按需移动，方便使用，结构设计也较为人性化，使得六维力传感器的标定操作简单高效，大大提高了工作效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置，包括支架、回转机构和加载机构；
所述的支架包括口字形底框、倒U形侧框和U形扶手，所述口字形底框的底面四个顶点位置均可拆卸安装有带刹车的万向轮，所述倒U形侧框设置两个且前后正对，所述倒U形侧框的两底端分别固定在口字形底框的顶面左右两个顶点，所述倒U形侧框的顶部左右两端向上垂直固定有支撑杆，所述支撑杆的上端向内弯折且末端具有竖直的贴合面，所述U形扶手的两端分别与两个倒U形侧框的左立杆铰接；
所述的回转机构包括直杆、弧形杆、工作圆台和横梁，所述直杆的右端与后面的倒U形侧框的右立杆固定，所述直杆的左端向上垂直固定有第一立柱，所述弧形杆的左端与前面的倒U形侧框的左立杆固定，所述弧形杆的开口朝前且中间位置向上垂直固定有第二立柱，所述的横梁固定套设在第一立柱和第二立柱的顶端，所述横梁的前侧面靠右的位置以及最左端分别安装有第一定滑轮和第二定滑轮，所述工作圆台上安装有回转工作台，所述回转工作台上自下而上安装有传感器下夹盘和传感器加载盘，所述的传感器下夹盘和传感器加载盘之间用于固定待标定的六维力传感器，所述传感器加载盘的四侧分别设有水平拉杆，所述传感器加载盘的顶部设有垂直拉杆，所述的第一定滑轮位于垂直拉杆的正上方；
所述加载机构包括方形顶板、滑块、短支架和短夹具，所述方形顶板的前侧面和后侧面通过支撑杆的贴合面与支撑杆固定，所述方形顶板的下表面靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直的倒T形滑轨，所述滑块设置四个且分布在方形顶板下表面四侧的中部，所述的滑块固定在方形顶板上并可与倒T形滑轨滑动配合，所述短支架的顶端与滑块的底面垂直固定，所述短支架的中下部两侧竖向开设有条形通孔，所述的短夹具水平固定在短支架上并可沿两个条形通孔上下滑动，所述短夹具的一侧面靠近外端的位置设有第三定滑轮和第四定滑轮，所述的第三定滑轮位于第四定滑轮的斜下方，所述短夹具的另一侧面正对第三定滑轮的位置设有第五定滑轮。
本发明的技术效果是：不但为六维力传感器的测试改进提供有效检测方法，同时对六维力传感器的应用也有很好的促进作用，可以随意按需移动，方便使用，结构设计也较为人性化，使得六维力传感器的标定操作简单高效，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例的立体结构示意图一；
图2为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例的立体结构示意图二；
图3为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例的立体结构示意图三；
图4为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例中支架与回转机构的安装立体结构示意图；
图5为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例中回转机构的立体结构示意图(六维力传感器安装后)；
图6为本发明方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置实施例中加载机构的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-图6所示，本发明的方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置，包括支架、回转机构2和加载机构3；
支架包括口字形底框1、倒U形侧框11和U形扶手12，口字形底框1的底面四个顶点位置均可拆卸安装有带刹车的万向轮10，倒U形侧框11设置两个且前后正对，倒U形侧框11的两底端分别固定在口字形底框1的顶面左右两个顶点，倒U形侧框11的顶部左右两端向上垂直固定有支撑杆110，支撑杆110的上端向内弯折且末端具有竖直的贴合面，U形扶手12的两端分别与两个倒U形侧框11的左立杆铰接；
回转机构2包括直杆20、弧形杆21、工作圆台22和横梁23，直杆20的右端与后面的倒U形侧框11的右立杆固定，直杆20的左端向上垂直固定有第一立柱200，弧形杆21的左端与前面的倒U形侧框11的左立杆固定，弧形杆21的开口朝前且中间位置向上垂直固定有第二立柱210，横梁23固定套设在第一立柱200和第二立柱210的顶端，横梁23的前侧面靠右的位置以及最左端分别安装有第一定滑轮230和第二定滑轮231，工作圆台22上安装有回转工作台220，回转工作台220上自下而上安装有传感器下夹盘221和传感器加载盘222，传感器下夹盘221和传感器加载盘222之间用于固定待标定的六维力传感器223，传感器加载盘222的四侧分别设有水平拉杆2220，传感器加载盘222的顶部设有垂直拉杆2221，第一定滑轮230位于垂直拉杆2221的正上方；
加载机构3包括方形顶板30、滑块31、短支架32和短夹具33，方形顶板30的前侧面和后侧面通过支撑杆110的贴合面与支撑杆110固定，方形顶板30的下表面靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直的倒T形滑轨300，滑块31设置四个且分布在方形顶板30下表面四侧的中部，滑块31固定在方形顶板30上并可与倒T形滑轨300滑动配合，短支架32的顶端与滑块31的底面垂直固定，短支架32的中下部两侧竖向开设有条形通孔320，短夹具33水平固定在短支架32上并可沿两个条形通孔320上下滑动，短夹具33的一侧面靠近外端的位置设有第三定滑轮330和第四定滑轮331，第三定滑轮330位于第四定滑轮331的斜下方，短夹具33的另一侧面正对第三定滑轮330的位置设有第五定滑轮332。
本发明的工作原理：
1)校准标定装置：根据定位绳索测量判断，使吊锤顶点对准六维力传感器223的中心，从而保证Fz加载方向准确一致；通过高度尺判定调节四个短夹具33的高度，使短夹具33底部的第三定滑轮330的高度与六维力传感器223保持同一高度；利用钢尺调整四周短支架32的位置使其与六维力传感器223的中心处于同一条直线，然后根据定位绳索测量并进行微调，保证六维力传感器223的侧向力方向与短夹具33处于同一直线；
2)在Fx方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上x方向的水平拉杆2220相连，另一端通过绕过x方向的第三定滑轮330的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器223施加x方向的载荷；六维力传感器223和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
3)在Fy方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上y方向的水平拉杆2220相连，另一端通过绕过y方向的第三定滑轮330的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器223施加y方向的载荷；六维力传感器223和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
4)在Fz方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上的垂直拉杆2221连接，另一端连接通过横梁23上的第一定滑轮230和第二定滑轮231并加载砝码的细绳，利用砝码重力对六维力传感器223施加z方向的载荷；六维力传感器223和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
5)对六维力传感器223进行Mx方向加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上y方向的水平拉杆2220相连，另一端通过绕过y方向的一短夹具33上的第三定滑轮330的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上的垂直拉杆2221相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具33上的第四定滑轮331的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器223加载单维力矩；六维力传感器223和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
6)对六维力传感器223进行My方向加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上x方向的水平拉杆2220相连，另一端通过绕过x方向的一短夹具33上的第三定滑轮330的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上的垂直拉杆2221相连，另一标准传感器的另一端通过绕过x方向的另一短夹具33上的第四定滑轮331的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器223加载单维力矩；六维力传感器223和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
7)对六维力传感器223进行Mz方向加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上x方向的一水平拉杆2220相连，另一端通过绕过y方向的一短夹具33上的第五定滑轮332的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘222上x方向的另一水平拉杆2220相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具33上的第五定滑轮332的细绳与标准砝码连接；两处分别加载方向相反大小相同的载荷，通过这种方式对六维力传感器223加载单维力矩；六维力传感器223和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机。
需要说明的是，支架的设置，可以随意按需移动，方便使用；另外，本发明中，回转机构2和加载机构3设计成独立的分体结构，可以单独制造，单独安装和拆卸，结构设计较为人性化，使得六维力传感器223的标定操作简单高效，大大提高了工作效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.方便移动和操作的机器人用六维力传感器标定装置，其特征在于：包括支架、回转机构(2)和加载机构(3)；
所述的支架包括口字形底框(1)、倒U形侧框(11)和U形扶手(12)，所述口字形底框(1)的底面四个顶点位置均可拆卸安装有带刹车的万向轮(10)，所述倒U形侧框(11)设置两个且前后正对，所述倒U形侧框(11)的两底端分别固定在口字形底框(1)的顶面左右两个顶点，所述倒U形侧框(11)的顶部左右两端向上垂直固定有支撑杆(110)，所述支撑杆(110)的上端向内弯折且末端具有竖直的贴合面，所述U形扶手(12)的两端分别与两个倒U形侧框(11)的左立杆铰接；
所述的回转机构(2)包括直杆(20)、弧形杆(21)、工作圆台(22)和横梁(23)，所述直杆(20)的右端与后面的倒U形侧框(11)的右立杆固定，所述直杆(20)的左端向上垂直固定有第一立柱(200)，所述弧形杆(21)的左端与前面的倒U形侧框(11)的左立杆固定，所述弧形杆(21)的开口朝前且中间位置向上垂直固定有第二立柱(210)，所述的横梁(23)固定套设在第一立柱(200)和第二立柱(210)的顶端，所述横梁(23)的前侧面靠右的位置以及最左端分别安装有第一定滑轮(230)和第二定滑轮(231)，所述工作圆台(22)上安装有回转工作台(220)，所述回转工作台(220)上自下而上安装有传感器下夹盘(221)和传感器加载盘(222)，所述的传感器下夹盘(221)和传感器加载盘(222)之间用于固定待标定的六维力传感器(223)，所述传感器加载盘(222)的四侧分别设有水平拉杆(2220)，所述传感器加载盘(222)的顶部设有垂直拉杆(2221)，所述的第一定滑轮(230)位于垂直拉杆(2221)的正上方；
所述加载机构(3)包括方形顶板(30)、滑块(31)、短支架(32)和短夹具(33)，所述方形顶板(30)的前侧面和后侧面通过支撑杆(110)的贴合面与支撑杆(110)固定，所述方形顶板(30)的下表面靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直的倒T形滑轨(300)，所述滑块(31)设置四个且分布在方形顶板(30)下表面四侧的中部，所述的滑块(31)固定在方形顶板(30)上并可与倒T形滑轨(300)滑动配合，所述短支架(32)的顶端与滑块(31)的底面垂直固定，所述短支架(32)的中下部两侧竖向开设有条形通孔(320)，所述的短夹具(33)水平固定在短支架(32)上并可沿两个条形通孔(320)上下滑动，所述短夹具(33)的一侧面靠近外端的位置设有第三定滑轮(330)和第四定滑轮(331)，所述的第三定滑轮(330)位于第四定滑轮(331)的斜下方，所述短夹具(33)的另一侧面正对第三定滑轮(330)的位置设有第五定滑轮(332)。
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