CN112254876A - 一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 - Google Patents
一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112254876A CN112254876A CN202011332511.5A CN202011332511A CN112254876A CN 112254876 A CN112254876 A CN 112254876A CN 202011332511 A CN202011332511 A CN 202011332511A CN 112254876 A CN112254876 A CN 112254876A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- torque sensor
- calibration
- joint torque
- brake
- calibrated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
- G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque
Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：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。
更进一步的，所述联轴器为弹性联轴器。
更进一步的，所述制动器为磁粉制动器。
更进一步的，所述电机为力矩电机。
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。
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。
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。
本发明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：
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；
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；
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；
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；
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。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明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。本发明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
图1为本发明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
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
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。
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。
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。
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：
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；
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；
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；
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；
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。
以上对本发明所提供的一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
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：它包括以下步骤：
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；
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；
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；
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；
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011332511.5A CN112254876B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011332511.5A CN112254876B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112254876A true CN112254876A (zh) | 2021-01-22 |
| CN112254876B CN112254876B (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=74225663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011332511.5A Active CN112254876B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112254876B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3859840A (en) * | 1973-10-31 | 1975-01-14 | Nasa | Ergometer calibrator |
| CN102494838A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 一种基于电机拖动的动态扭矩校准装置 |
| CN104713678A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 淮海工学院 | 一种压磁式动态转矩传感器加载试验台 |
| CN207730379U (zh) * | 2018-01-15 | 2018-08-14 | 东北林业大学 | 一种霍尔型扭矩传感器功能检测装置 |
| CN108709684A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-26 | 哈尔滨工业大学 | 面向模块化关节力矩传感器的自主标定平台 |
-
2020
- 2020-11-24 CN CN202011332511.5A patent/CN112254876B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3859840A (en) * | 1973-10-31 | 1975-01-14 | Nasa | Ergometer calibrator |
| CN102494838A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 一种基于电机拖动的动态扭矩校准装置 |
| CN104713678A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 淮海工学院 | 一种压磁式动态转矩传感器加载试验台 |
| CN207730379U (zh) * | 2018-01-15 | 2018-08-14 | 东北林业大学 | 一种霍尔型扭矩传感器功能检测装置 |
| CN108709684A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-26 | 哈尔滨工业大学 | 面向模块化关节力矩传感器的自主标定平台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112254876B (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101020548A (zh) | 一种电梯平衡系数测试方法及其测试仪器 | |
| CN102431036B (zh) | 混合驱动柔索并联机器人实时故障检测装置及方法 | |
| CN205562093U (zh) | 一种旋转电机扭力测试装置 | |
| CN101226096A (zh) | 电梯平衡系数的扭矩测试法及其测试装置 | |
| CN110370271B (zh) | 工业串联机器人的关节传动比误差校准方法 | |
| CN108015797A (zh) | 一种rv减速机传动误差在线监测方法 | |
| CN112254876B (zh) | 一种机器人关节力矩传感器自动标定系统及标定方法 | |
| CN215218056U (zh) | 一种基于机械臂的rv减速器性能测试装置 | |
| CN201163230Y (zh) | 用扭矩测试法测量电梯平衡系数的装置 | |
| CN105352643B (zh) | 一种传动轴转矩标定方法 | |
| CN211653115U (zh) | 一种数字电流传感器自动校准系统 | |
| CN201754117U (zh) | 比对式动静扭矩标准机 | |
| CN109406141A (zh) | 一种谐波减速器精度测量仪硬件系统 | |
| CN203376091U (zh) | 力矩电机阻力矩测试系统 | |
| CN207248520U (zh) | 丝杠副传动效率精密测量装置 | |
| CN202255757U (zh) | 用于被动式电动加载系统的力矩校准装置 | |
| CN112304482A (zh) | 一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器 | |
| CN111267068B (zh) | 一种自平衡式的通用吊装机器人及使用方法 | |
| CN209044375U (zh) | 工程机械总装生产线力矩检测装置 | |
| CN108132145A (zh) | 一种工业机器人用减速机模拟负载特性防真系统 | |
| CN208076151U (zh) | 一种用于小交角齿轮传动系统性能测试试验装置 | |
| CN113258849A (zh) | 一种永磁同步电机控制系统及控制参数智能辨识方法 | |
| TWI273265B (en) | A motor characterization test system | |
| CN113899575A (zh) | 精密减速器测试平台及方法 | |
| CN112525420A (zh) | 一种机器人关节力矩传感器自动标定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |