多维力传感器耦合分析及解耦方法的研究.pdf

《多维力传感器耦合分析及解耦方法的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第8期传感技术学报V01．24No．82011年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．2011CouplingAnalysisofMulti-AxisForceSensorandResearchofDecoupfingMethodCAOHuibin，SUNYuxiang，LIULimin，FENGYong，WANG跏，GEYunjian，1．InstituteofIntelligentMachines，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，ChinaI、＼2．U

2、niveni@ofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China／Abstract：Couplingisacommonphenomenoninthemulti—axisforcesensor．Ifwemeasurethedatawithoutdeeoupling，itwillcauseincorrectoperationoftherobots．Aimingatcouplingphenomenon，thispaperan由zesthereasonswhycouplingexistsinthemulti-ax

3、isforcesensor．Dividingfromthecausestherearetwotypesofmulti—axisforcesensors，structurecouplinganderrorcoupling．Weputforwardalineardecouplingmethodbasedonneuralnetwork．Comparingtothetraditionaldecouplingmethod，thismethodimprovestheprecisionofdecouplinggreatly．Intheendofthispaper

4、，comparedwiththetraditionaldecouplingmethodfromexpertments，thismethodwasproveditseffectiveness．Keywords：multi—axisforcesensor；decoupling；neuralnetwork；structurecoupling；errorfouplingEEACC：7230；7320Gdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．o8．011多维力传感器耦合分析及解耦方法的研究术曹会彬，孙玉香，刘利民，冯勇，王以俊，葛

5、运建f1．中国科学院合肥智能机械研究所，合肥230031；、＼2．中国科学技术大学，合肥230026／摘要：耦合现象普遍存在于多维力传感器中，多维力传感器输出如不经过解耦，数据直接应用到机器人操作中，会导致机器人的误操作。针对存在的耦合现象，本文首先分析了多维力存在的耦合原因，根据产生原因将耦合分为两种形式：结构耦合和误差耦合，然后提出了一种新的解耦方法一基于线性神经网络解耦方法，与传统解耦方法相比，该方法大大提高了解耦合精度。最后通过实验验证了该方法的有效性和优越性。关键词：多维力传感器；解耦；神经网络；结构耦合；误差耦合中图分类号：TP212．

6、12文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)08—1136-05多维力传感器是机器人实现智能化应用最重要的进行线性拟合，可得到广义外力各分别单独加载时，力传感器之一¨。根据应用的场合不同，能够设计成不分量与各电桥输出电压之间的线性回归方程”。同维数(1维一6维)的传感器，从而测量三维空间的全对于多维力传感器的解耦问题并没有统一的处力信息(3个力分量和3个力矩分量)。由于力传感器理方法，本文以我们研制的六维腕力传感器为依托，在机械设计中要求体积小，结构紧凑、功能强等特点，提出了一种基于神经网络的多维力传感器的解耦方这同时也带来了多维力传

7、感器的共性问题，即维间耦法¨。通过对解耦后数据分析，证实了该方法解耦合问题。消除维问耦合是多维传感器准确测量的核的可行性和优越性。这样工程实现时可以大大提高心，也是机器人实现智能化控制的重要前提J。机械手的控制精度，满足机器人智能控制的要求。目前常用的传感器静态解耦的主要方法J：一是多维力传感器的耦合分析基于线性标定的静态解耦算法。假设传感器为线性系统的前提下，通过对六维力传感器各方向进行实验标多维力传感器的耦合从产生的原因上分为两定，进而确定标定矩阵。二是基于最小二乘法线性拟种：结构性耦合和误差性耦合。以我们研制的六维合的静态解耦算法。根据最小二

8、乘法，依据标定数据力传感器为例，结构如图1所示(六维力传感器上项目来源：国家自然科学基金重大国际合作研究项目“仿土拨鼠矿难