CN110053022A - 一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法 - Google Patents

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CN110053022A CN201910349525.9A CN201910349525A CN110053022A CN 110053022 A CN110053022 A CN 110053022A CN 201910349525 A CN201910349525 A CN 201910349525A CN 110053022 A CN110053022 A CN 110053022A
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李红丽
潘会强
雷钢
徐月
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0081Programme-controlled manipulators with master teach-in means

Abstract

本发明属于机器人技术领域,公开了一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法,利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;根据采集的数据进行校正,校正完成后,根据采集的数据构建三维力坐标体系;根据采集的数据在坐标体系中,构建三维力变化曲线图,对三维力进行仿真操作;利用语音播放器进行三维力示教语音播放操作,并且利用显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图等数据。本发明建立三维力传感器器件结构的线性弹性力学基本边值问题矩阵形式;采用四面体网格剖分求解域;可以快速的构建高阶基函数,且获得高精度的数值仿真计算结果。

Description

一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法
技术领域
本发明属于机器人技术领域,尤其涉及一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法。
背景技术
三维力传感器能同时检测三维空间的三个力信息(Fx、Fy、Fz),通过它控制系统不但能检测和控制机器人手爪取物体的握力,而且还可以检测抓物体的重量,以及在抓取操作过程中是否有滑动、振动等。三维指力传感器有侧装和顶装式两种,侧装式三维力指力传感器一般用于二指的机器人夹持器,顶装式三维指力传感器一般用于机器人多指灵巧手。然而,现有三维力传感器的机器人示教过程,对三维力采集数据偏差大,仿真模拟精度差。同时现有的三维力传感器的机器人示教系统中力传感器,易受到温度的影响,降低了数据监测的精确度;现有的三维力传感器的机器人示教系统中根据采集的数据绘制图像时,采用静态方法进行绘制,降低了绘制的图线的精确性,从而降低了示教系统效果。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)现有三维力传感器的机器人示教过程,对三维力采集数据偏差大,仿真模拟精度差。
(2)现有的三维力传感器的机器人示教系统中力传感器,易受到温度的影响,降低了数据监测的精确度。
(3)现有的三维力传感器的机器人示教系统中根据采集的数据绘制图像时,采用静态方法进行绘制,降低了绘制的图线的精确性,从而降低了示教系统效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种三维力传感器的机器人示教系统及示教方法。
本发明是这样实现的,一种三维力传感器的机器人示教系统示教方法包括:
步骤一,利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;将三个力信息数据转变为电信号进行光谱分析,选择满足检测波长范围的红外光电传感器;根据传感器的输出电压信号与红外线照射强度的变化关系,把非合理范围内产生的三个力信息数据转变为异常电信号,并进行异常电信号的分析处理;
对异常信号分析处理是指对光电和信息进行同步采集,由于传感器测量得到的信号微弱并带有噪声,需要信号调理装置对信号进行放大、滤波的处理;在进行信号的传输过程中须采取隔离变压的方式对信号进行隔离传输,再利用高速A/D采集卡将采集到的信号进行模数转换后,传入计算机进行分析;
计算得到三个力信息数据值是指首先通过对光电信号的分析处理,三个力信息数据值超过提前预设的阈门值,开始对三维力传感器检测到的信号进行分析;存储到flashROM单元,并被IBM兼容型计算机所读取;
步骤二,根据采集的数据进行校正,校正完成后,根据采集的数据构建三维力坐标体系;为三维力传感器的机器人进行供电,并启动,获取无输入或者低输入三维力A1时,三维力传感器的实际输出电压B1,作为低压校正参数;获取高输入三维力A2时,三维力传感器的实际输出电压B2,作为高压校正参数;根据低压校正参数和高压校正参数,得到修正后的输入输出方程:y=(B2-B1)x/(A2-A1)+B1;读取三维力传感器的输出电压值,并根据修正后的输入输出方程,对实际的输入压力值进行校正;
步骤三,根据采集的数据在坐标体系中,构建三维力变化曲线图,对三维力进行仿真操作;将三维力传感器器件结构进行建模,引入位移边界条件或者应力边界条件建立对应的几何结构模型;建立三维力传感器器件结构的线性弹性力学基本边值问题矩阵形式;采用四面体网格剖分求解域;选择标量叠层基函数,将位移在所有网格内用标量叠层基函数展开,并运用标准变分原理得到三维力传感器器件结构的有限元方程;引入结构的惯性力,得到结构的自由振动有限元广义本征方程;求所获得的本征方程,获得特征值λ和对应的特征向量即振幅向量;对获得的特征值和对应特征向量进行后处理获得振动模态频率和对应振动振型;
步骤四,利用语音播放器进行三维力示教语音播放操作,并且利用显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图数据。
进一步,所述对异常信号分析处理中对采集卡采集到的光电信号进行滤波,并对振动信号进行频谱分析为硬点的判别提供依据,对串口输入的GPS定位信息进行解析,提取定位提供的数据,采集卡输出经传感器转换后的电压信号中夹杂很多干扰信号,只有通过滤波、时域分析、频域分析、整理、计算才能用于对异常信息的分析及大小的测量,在消除干扰的选择上,通过模拟滤波器对信号实现频率滤波,通过软件的方法消除影响,通过一定的计算或者判断程序减少干扰在信号中的比率,对采集到的信号进行低通滤波,滤掉信号中的高频干扰成分;
采用具有统计特性的功率谱密度进行谱分析异常信号中的频域结构,信号x(t)的平均功率ψx用均方值表示,即:
x(t)的傅里叶变换公式:
则:
令:
则:
Sx(f)就是功率谱密度函数。
进一步,获取实际输出电压后,需要对该实际输出电压进行有效性判断,将实际输出电压与当前输入三维力时的标定电压进行比较,若差值不大于阈值,则判定实际输出电压有效,将该实际输出电压作为低压校正参数或高压校正参数进行保存。
进一步,所述的阈值设定为最大标定电压的3%~4%。
进一步,所述若实际输出电压与当前输入压力时的标定电压'进行比较的差值大于阈值,则判定为三维力传感器的硬件故障,退出校正。
本发明的另一目的在于提供一种三维力传感器的机器人示教系统,包括:
三维力采集模块,与主控模块连接,用于通过三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;
主控模块,与三维力采集模块、校正模块、力坐标构建模块、力曲线绘制模块、仿真模块、语音模块、显示模块连接,用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作;
校正模块,与主控模块连接,用于通过校正程序对采集的三维力数据进行校正;
力坐标构建模块,与主控模块连接,用于通过坐标程序构建三维力坐标体系;
力曲线绘制模块,与主控模块连接,用于通过曲线绘制程序构建三维力变化曲线图;
仿真模块,与主控模块连接,用于通过仿真程序对三维力进行仿真操作;
语音模块,与主控模块连接,用于通过语音播放器进行三维力示教语音播放操作;
显示模块,与主控模块连接,用于通过显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图。
本发明的另一目的在于提供一种三维力传感器的机器人示教系统示教程序,应用于计算机,所述三维力传感器的机器人示教系统示教程序实现所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法。
本发明的另一目的在于提供一种终端,所述终端搭载实现所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法的控制器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法的三维机器人抓取设备。
本发明的优点及积极效果为:
本发明通过校正模块对采集三维力数据进行校正、灵活性强,动态补偿个体差异性;同时,通过仿真模块将三维力传感器器件结构进行建模,引入位移边界条件或者应力边界条件建立对应的几何结构模型;建立三维力传感器器件结构的线性弹性力学基本边值问题矩阵形式;采用四面体网格剖分求解域;选择标量叠层基函数,将位移在所有网格内用标量叠层基函数展开,并运用标准变分原理得到三维力传感器器件结构的有限元方程;引入结构的惯性力,得到结构的自由振动有限元广义本征方程;可以快速的构建高阶基函数,且获得高精度的数值仿真计算结果。
本发明中力曲线绘制模块中采用动态数据图像绘制方法进行图像的绘制,使绘制的图线能精确体现检测的数值,提高示教系统的准确性。
本发明中三维力采集模块通过三维力传感器在不同的环境下,采集三维空间方向的三个力信息数据时,采用温基于神经网络的温度补充算法对检测的数值进行检测。
本发明中主控模块通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作时,采用基于数据处理系统的数据融合算法对各个数据进行融合,提高了三维力传感器的机器人示教数据信息的准确性和全面性,降低了信息的不确定性。
本发明利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;将三个力信息数据转变为电信号进行光谱分析,选择满足检测波长范围的红外光电传感器;根据传感器的输出电压信号与红外线照射强度的变化关系,把非合理范围内产生的三个力信息数据转变为异常电信号,并进行异常电信号的分析处理;
对异常信号分析处理是指对光电和信息进行同步采集,由于传感器测量得到的信号微弱并带有噪声,需要信号调理装置对信号进行放大、滤波的处理;在进行信号的传输过程中须采取隔离变压的方式对信号进行隔离传输,再利用高速A/D采集卡将采集到的信号进行模数转换后,传入计算机进行分析;
计算得到三个力信息数据值是指首先通过对光电信号的分析处理,三个力信息数据值超过提前预设的阈门值,开始对三维力传感器检测到的信号进行分析;存储到flashROM单元,并被IBM兼容型计算机所读取;可实现三维数据的准确采集和处理。
附图说明
图1是本发明实施例提供的三维力传感器的机器人示教系统结构框图。
图中:1、三维力采集模块;2、主控模块;3、校正模块;4、力坐标构建模块;5、力曲线绘制模块;6、仿真模块;7、语音模块;8、显示模块。
图2是本发明实施例提供的三维力传感器的机器人示教系统示教方法流程图。
图3是本发明实施例提供的仿真试验得出的曲线结果图一。
图4是本发明实施例提供的仿真试验得出的曲线结果图二。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
现有三维力传感器的机器人示教过程,对三维力采集数据偏差大,仿真模拟精度差。现有的三维力传感器的机器人示教系统中力传感器,易受到温度的影响,降低了数据监测的精确度。现有的三维力传感器的机器人示教系统中根据采集的数据绘制图像时,采用静态方法进行绘制,降低了绘制的图线的精确性,从而降低了示教系统效果。
为解决上述问题,下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的三维力传感器的机器人示教系统包括:三维力采集模块1、主控模块2、校正模块3、力坐标构建模块4、力曲线绘制模块5、仿真模块6、语音模块7、显示模块8。
三维力采集模块1,与主控模块2连接,用于通过三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;
主控模块2,与三维力采集模块1、校正模块3、力坐标构建模块4、力曲线绘制模块5、仿真模块6、语音模块7、显示模块8连接,用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作;
校正模块3,与主控模块2连接,用于通过校正程序对采集的三维力数据进行校正;
力坐标构建模块4,与主控模块2连接,用于通过坐标程序构建三维力坐标体系;
力曲线绘制模块5,与主控模块2连接,用于通过曲线绘制程序构建三维力变化曲线图;
仿真模块6,与主控模块2连接,用于通过仿真程序对三维力进行仿真操作;
语音模块7,与主控模块2连接,用于通过语音播放器进行三维力示教语音播放操作;
显示模块8,与主控模块2连接,用于通过显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图。
所述三维力采集模块1通过三维力传感器在不同的环境下,采集三维空间方向的三个力信息数据时,采用温基于神经网络的温度补充算法对检测的数值进行检测,具体步骤如下:
步骤一,根据力传感器采集的数据,建立训练集,控制每次迭代的更新步长;
步骤二,进行初始化,在0到1之间内随机网络中所有连接权和阈值;根据当前参数以及神经元的阈值计算当前样本的输出变比系数估计值,计算输出层神经元的梯度项和隐藏层神经元的梯度项;
步骤三,通过更新权值和阈值控制计算输出,计算输出与期望误差;
步骤四,判断“计算输出值与期望值的误差,若误差满足要求,则训练结束,否则,转至进行下一个训练周期。
所述主控模块2通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作是,需要对各个数据进行融合,以提高三维力传感器的机器人示教数据信息的准确性和全面性,降低信息的不确定性,采用基于数据处理系统的数据融合算法,具体包括以下步骤:
步骤一,三维力传感器的机器人通过力传感器采集三维检测数据;
步骤二,将步骤一检测到三维检测数据,经过数据处理器将得到的数据转化为数字信号;
步骤三,对数字信号进行特征提取或者数据信号的预处理,消除采集过程中的噪声或干扰信号;
步骤四,得到纯净的数据信息,完成数据的融合并输出数据的融合和决策结果。
所述力曲线绘制模块5中为了提高绘图的精度,使绘制的图线能精确体现检测的数值,提高示教系统的精度度,采用动态数据图像绘制方法,具体过程如下:
步骤一,首先,将第一个数据绘制在显示区域的最右端,当第二个数据点达到时,第一个数据点向左移动一个单位;
步骤三,将第二个数据点绘制在显示区域的位置处;
步骤四,按照上述的步骤依次类推,得出绘制结果,通过显示屏显示。
本发明提供的校正模块3校正方法如下:
1)为三维力传感器的机器人进行供电,并启动,获取无输入或者低输入三维力A1时,三维力传感器的实际输出电压B1,作为低压校正参数;
2)获取高输入三维力A2时,三维力传感器的实际输出电压B2,作为高压校正参数;
3)根据低压校正参数和高压校正参数,得到修正后的输入输出方程:y=(B2-B1)x/(A2-A1)+B1
4)读取三维力传感器的输出电压值,并根据修正后的输入输出方程,对实际的输入压力值进行校正;
本发明提供的步骤1)和步骤2)中获取实际输出电压后,需要对该实际输出电压进行有效性判断,将实际输出电压与当前输入三维力时的标定电压'进行比较,若差值不大于阈值,则判定实际输出电压有效,将该实际输出电压作为低压校正参数或高压校正参数进行保存。
本发明提供的的阈值设定为最大标定电压的3%~4%。
本发明提供的若实际输出电压与当前输入压力时的标定电压'进行比较的差值大于阈值,则判定为三维力传感器的硬件故障,退出校正。
本发明提供的仿真模块6仿真方法如下:
(1)将三维力传感器器件结构进行建模,引入位移边界条件或者应力边界条件建立对应的几何结构模型;
(2)建立三维力传感器器件结构的线性弹性力学基本边值问题矩阵形式;采用四面体网格剖分求解域;
(3)选择标量叠层基函数,将位移在所有网格内用标量叠层基函数展开,并运用标准变分原理得到三维力传感器器件结构的有限元方程;
(4)引入结构的惯性力,得到结构的自由振动有限元广义本征方程;
(5)求步骤(4)所获得的本征方程,获得特征值λ和对应的特征向量即振幅向量;
(6)对步骤(5)获得的特征值和对应特征向量进行后处理获得振动模态频率和对应振动振型。
如图2所示,本发明实施例提供的三维力传感器的机器人示教系统示教方法,具体包括以下步骤:
S101:首先,利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;
S102:根据采集的数据进行校正,校正完成后,根据采集的数据构建三维力坐标体系;
S103:根据采集的数据在坐标体系中,构建三维力变化曲线图,对三维力进行仿真操作;
S104:利用语音播放器进行三维力示教语音播放操作,并且利用显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图等数据。
本发明工作时,首先,通过三维力采集模块1利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;其次,主控模块2通过校正模块3利用校正程序对采集的三维力数据进行校正;通过力坐标构建模块4利用坐标程序构建三维力坐标体系;通过力曲线绘制模块5利用曲线绘制程序构建三维力变化曲线图;通过仿真模块6利用仿真程序对三维力进行仿真操作;然后,通过语音模块7利用语音播放器进行三维力示教语音播放操作;最后,通过显示模块8利用显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图。
在本发明中,利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;将三个力信息数据转变为电信号进行光谱分析,选择满足检测波长范围的红外光电传感器;根据传感器的输出电压信号与红外线照射强度的变化关系,把非合理范围内产生的三个力信息数据转变为异常电信号,并进行异常电信号的分析处理;
对异常信号分析处理是指对光电和信息进行同步采集,由于传感器测量得到的信号微弱并带有噪声,需要信号调理装置对信号进行放大、滤波的处理;在进行信号的传输过程中须采取隔离变压的方式对信号进行隔离传输,再利用高速A/D采集卡将采集到的信号进行模数转换后,传入计算机进行分析;
计算得到三个力信息数据值是指首先通过对光电信号的分析处理,三个力信息数据值超过提前预设的阈门值,开始对三维力传感器检测到的信号进行分析;存储到flashROM单元,并被IBM兼容型计算机所读取;
所述对异常信号分析处理中对采集卡采集到的光电信号进行滤波,并对振动信号进行频谱分析为硬点的判别提供依据,对串口输入的GPS定位信息进行解析,提取定位提供的数据,采集卡输出经传感器转换后的电压信号中夹杂很多干扰信号,只有通过滤波、时域分析、频域分析、整理、计算才能用于对异常信息的分析及大小的测量,在消除干扰的选择上,通过模拟滤波器对信号实现频率滤波,通过软件的方法消除影响,通过一定的计算或者判断程序减少干扰在信号中的比率,对采集到的信号进行低通滤波,滤掉信号中的高频干扰成分;
采用具有统计特性的功率谱密度进行谱分析异常信号中的频域结构,信号x(t)的平均功率ψx用均方值表示,即:
x(t)的傅里叶变换公式:
则:
令:
则:
Sx(f)就是功率谱密度函数。
下面结合实验对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明为了验证基于神经网络的温度补充算法比其他算法补偿的效果好,进行仿真试验,
本发明的对比试验为基于最小二乘算法力传感器进行温度补偿;
仿真试验得出的曲线结果,如图3和图4所示;本发明在两种不同温度下,对两种补偿算法进行比对仿真试验,从图中可以得出,基于神经网络的温度补充算法对力传感器进行检测数值的补充能得到良好的结果。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现,所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种三维力传感器的机器人示教系统示教方法,其特征在于,所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法包括:
步骤一,利用三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;将三个力信息数据转变为电信号进行光谱分析,选择满足检测波长范围的红外光电传感器;根据传感器的输出电压信号与红外线照射强度的变化关系,把非合理范围内产生的三个力信息数据转变为异常电信号,并进行异常电信号的分析处理;
对异常信号分析处理是指对光电和信息进行同步采集,由于传感器测量得到的信号微弱并带有噪声,需要信号调理装置对信号进行放大、滤波的处理;在进行信号的传输过程中须采取隔离变压的方式对信号进行隔离传输,再利用高速A/D采集卡将采集到的信号进行模数转换后,传入计算机进行分析;
计算得到三个力信息数据值是指首先通过对光电信号的分析处理,三个力信息数据值超过提前预设的阈门值,开始对三维力传感器检测到的信号进行分析;存储到flashROM单元,并被IBM兼容型计算机所读取;
步骤二,根据采集的数据进行校正,校正完成后,根据采集的数据构建三维力坐标体系;为三维力传感器的机器人进行供电,并启动,获取无输入或者低输入三维力A1时,三维力传感器的实际输出电压B1,作为低压校正参数;获取高输入三维力A2时,三维力传感器的实际输出电压B2,作为高压校正参数;根据低压校正参数和高压校正参数,得到修正后的输入输出方程:y=(B2-B1)x/(A2-A1)+B1;读取三维力传感器的输出电压值,并根据修正后的输入输出方程,对实际的输入压力值进行校正;
步骤三,根据采集的数据在坐标体系中,构建三维力变化曲线图,对三维力进行仿真操作;将三维力传感器器件结构进行建模,引入位移边界条件或者应力边界条件建立对应的几何结构模型;建立三维力传感器器件结构的线性弹性力学基本边值问题矩阵形式;采用四面体网格剖分求解域;选择标量叠层基函数,将位移在所有网格内用标量叠层基函数展开,并运用标准变分原理得到三维力传感器器件结构的有限元方程;引入结构的惯性力,得到结构的自由振动有限元广义本征方程;求所获得的本征方程,获得特征值λ和对应的特征向量即振幅向量;对获得的特征值和对应特征向量进行后处理获得振动模态频率和对应振动振型;
步骤四,利用语音播放器进行三维力示教语音播放操作,并且利用显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图数据。
2.如权利要求1所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法,其特征在于,所述对异常信号分析处理中对采集卡采集到的光电信号进行滤波,并对振动信号进行频谱分析为硬点的判别提供依据,对串口输入的GPS定位信息进行解析,提取定位提供的数据,采集卡输出经传感器转换后的电压信号中夹杂很多干扰信号,只有通过滤波、时域分析、频域分析、整理、计算才能用于对异常信息的分析及大小的测量,在消除干扰的选择上,通过模拟滤波器对信号实现频率滤波,通过软件的方法消除影响,通过一定的计算或者判断程序减少干扰在信号中的比率,对采集到的信号进行低通滤波,滤掉信号中的高频干扰成分;
采用具有统计特性的功率谱密度进行谱分析异常信号中的频域结构,信号x(t)的平均功率ψx用均方值表示,即:
x(t)的傅里叶变换公式:
则:
令:
则:
Sx(f)就是功率谱密度函数。
3.如权利要求1所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法,其特征在于,获取实际输出电压后,需要对该实际输出电压进行有效性判断,将实际输出电压与当前输入三维力时的标定电压'进行比较,若差值不大于阈值,则判定实际输出电压有效,将该实际输出电压作为低压校正参数或高压校正参数进行保存。
4.如权利要求1所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法,其特征在于,所述的阈值设定为最大标定电压的3%~4%。
5.如权利要求1所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法,其特征在于,所述若实际输出电压与当前输入压力时的标定电压'进行比较的差值大于阈值,则判定为三维力传感器的硬件故障,退出校正。
6.一种三维力传感器的机器人示教系统,其特征在于,所述三维力传感器的机器人示教系统包括:
三维力采集模块,与主控模块连接,用于通过三维力传感器采集三维空间方向的三个力信息数据;
主控模块,与三维力采集模块、校正模块、力坐标构建模块、力曲线绘制模块、仿真模块、语音模块、显示模块连接,用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作;
校正模块,与主控模块连接,用于通过校正程序对采集的三维力数据进行校正;
力坐标构建模块,与主控模块连接,用于通过坐标程序构建三维力坐标体系;
力曲线绘制模块,与主控模块连接,用于通过曲线绘制程序构建三维力变化曲线图;
仿真模块,与主控模块连接,用于通过仿真程序对三维力进行仿真操作;
语音模块,与主控模块连接,用于通过语音播放器进行三维力示教语音播放操作;
显示模块,与主控模块连接,用于通过显示器显示采集的三维力数据、三维力坐标体系、三维力曲线图。
7.一种三维力传感器的机器人示教系统示教程序,应用于计算机,其特征在于,所述三维力传感器的机器人示教系统示教程序实现权利要求1~5任意一项所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法。
8.一种终端,其特征在于,所述终端搭载实现权利要求1~5任意一项所述三维力传感器的机器人示教系统示教方法的控制器。
9.一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法。
10.一种实现权利要求1~5任意一项所述的三维力传感器的机器人示教系统示教方法的三维机器人抓取设备。
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蒲筠果等: "机器人力传感器分析", 《邢台职业技术学院学报》 *

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