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1、机器人六维腕力传感器标定方法和标定装置的研究第26卷第1期2005年1月计量ACTAMEIR0LOGICASINICAVo1.26.№lJanuary2OO5机器人六维腕力传感器标定方法和标定装置的研究郑红梅,刘正士,王勇(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009)摘要:通过对机器人六维腕力传感器系统的各种标定方法的分析讨论,说明了应采用阶跃响应的方法来对它的动态性能进行标定.从矩形脉冲频谱对系统传递函数影响的角度,说明了为减少矩形脉冲频谱对传递函数标定曲线的干扰,应使阶跃激励开始时刻前的采样点数为零.新设计的实验方法和实验装置便于测出标定中使用的激励信
2、号,通过数据采样系统的"软触发"功能,准确抓取到阶跃开始时刻,减少了干扰.同时,在该实验台上加载所使用的定滑轮数量较少,也有效地减小了标定误差.关键词:计量学;六维腕力传感器;动态标定;阶跃响应;软触发中图分类号:TB931文献标识码:A文章编号:1000一ll58(20o5)1-0043—04StudyontheMethodofDynamicCharacteristicCalibrationofthe6一AixsWristForceSensorforRobotZHENGHong-mei,LIUZheng-shi,WANGYong(SchoolofMechanica
3、landAutomobileEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China)Abstract:rnlestepl~sponsemethodshouldbeapedinthedynamiccharacteristiccalibrationofthe6一aixswristforcesen-sorforrobotand80mecomparisonsaremadewithothercalibrationmethods.Beforestartingthestepdrivepulse,thesamp
4、lingnumbershouldbezeroinordertoreducetheinterferencefromtherectanglepulsesignalspectrumtotransferfunction.Anewde-signedexperimenttableiseasytogetthedrivesigna1.Addedbysamplingprogram,thetriggertimeofstepdrivecanbecaptured.nlen,theinterferencecanbereducedtozei'o.Averyfewofcrownblocksont
5、heexperimenttableCOuldbeused,thUSthecall—brafionelTorisreduced.Keywords:Metrology;6一axiswristforcesensor;Dynamiccharacteristiccalibration;Steprosponse;Softtrigger1引言机器人六维腕力传感器是机器人最重要也是使用最广泛的一种传感器,将它安装在机器人操作手腕部,用来检测机器人操作手与外部环境相互接触或抓放工件时,三维空间的全力信息,为机器人力控制,力/位置混合控制系统提供反馈信息.由于设计和制造等原因六维腕力传
6、感器不可避免地存在测量误差,且各输出通道之间存在着相互耦合和干扰,另一方面,传感器阻尼比小,达到稳定时间长,而随着高速,高精度机器人的发展,一般要求机器人控制系统中的伺服数字采样周期为毫秒级,对传感器的动态性能的研究也显得越来越重要….因此六维腕力传感器的标定应包括动态和静态两个方面,其标定方法和装置远比一般的一维力传感器复杂得多.目前,国内外对腕力传感器的标定主要集中在静态方面,如传感器的数字解耦,线性和灵敏度的标定,输入力的作用点偏离和作用线偏斜等所引起的输出误差的分析,而对动态性能及其标定的研究较收稿日期:2003—05—08;修回日期:2003—06—24基
7、金项目:国家863计划智能机器人主题资助项目(863—512—02—02);合肥工业大学科学研究发展基金项目(030206F)作者简介:郑红梅(1966一),女,安徽长丰县人,合肥工业大学机械与汽车工程学院副教授,主要从事CAT/CAD/CAM及系统动力学研究.计量2005年1月少.国际国内市场上销售的腕力传感器的产品说明书中也没给出动态性能指标,只有A/D转换后微处理器的信号处理时间,它并不能反映从加力至传感器输出达到稳定的时间"].研究可靠性和准确度高的传感器标定方法和标定装置对传感器的研制,标定都非常重要.对传感器的静态标定进行加载较为容易,实验装置的设计
