[发明专利]机械臂末端传感器补偿方法及接触力/力矩测量方法

权利要求书

1.机械臂末端传感器补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：机械臂与外界环境无接触的条件下，机械臂的各个转动关节转动，机械臂末端的负载运动至设定姿态，测量机械臂各个转动关节的转动角度，六维力传感器测量得到三个力分量和力矩分量；

步骤2：根据各个转动关节的转动角度利用姿态变换矩阵得到负载重力在六维力传感器坐标系中的方向向量；

步骤3：根据步骤2得到的方向向量和六维力传感器测量得到的三个力分量得到六维力传感器的三个力分量零点值和负载重力值；

步骤4：根据步骤2和步骤3得到的方向向量、负载重力值及六维力传感器测量得到的三个力矩分量计算六维力传感器的三个力矩分量零点值和负载重心在六维力传感器坐标系中的坐标值；

步骤5：根据负载重力值和步骤4求得坐标值计算负载重力在六维力传感器坐标系下的三个力分量值及三个力矩分量值；

所述步骤4中，六维力传感器的三个力矩分量零点值和负载重心在六维力传感器坐标系中的坐标值的计算方法为：

其中，x_n、y_n、z_n为负载重心在六维力传感器坐标系中的三个坐标值，M_x0、M_y0、M_z0为六维力传感器的三个力矩分量零点值，M_x、M_y、M_z为六维力传感器在负载与外界环境无接触时测得的三个力矩分量值；

其中，

其中，

2.如权利要求1所述的机械臂末端传感器补偿方法，其特征在于，所述步骤2中，负载重力在六维力传感器坐标系中的方向向量g_n的计算方法为：

其中，g₀为负载重力在世界坐标系的方向向量：

其中：表示第n个转动关节处建立的设定的转动关节坐标系相对于第n-1个转动关节处建立的设定的转动关节坐标系的姿态变换矩阵。

3.如权利要求2所述的机械臂末端传感器补偿方法，其特征在于，所述世界坐标系的原点位于机械臂的首端位置，世界坐标系的其中一个坐标轴与水平面垂直，另外两个坐标轴位于水平面上。

4.如权利要求2所述的机械臂末端传感器补偿方法，其特征在于，所述步骤3中，六维力传感器的三个力分量零点值和负载重力值的计算方法为：

其中，G为负载重力值，F_x0、F_y0、F_z0为六维力传感器的三个力分量零点值，F_x、F_y、F_z为六维力传感器在负载与外界环境无接触时测得的三个力分量值；

其中，

5.如权利要求1所述的机械臂末端传感器补偿方法，其特征在于，所述六维力传感器坐标系及设定的转动关节坐标系均采用笛卡尔坐标系。

6.机械臂末端传感器接触力/力矩测量方法，其特征在于，当负载与外界环境接触，产生接触力和力矩时，采用权利要求1-5任一项所述的机械臂末端传感器补偿方法对六维力传感器的零点误差和负载的重力进行补偿。

7.如权利要求6所述的机械臂末端传感器接触力/力矩测量方法，其特征在于，所述测量方法具体为：利用六维力传感器测量得到的三个力分量值减去对应的六维力传感器三个力分量零点值，得到的差值再减去负载重力在六维力传感器坐标系中的对应力分量值，得到实际的接触力的值，利用六维力传感器测量得到的三个力距分量值减去对应的六维力传感器三个力距分量零点值，得到的差值再减去负载重力在六维力传感器坐标系中的对应的力矩分量值，得到实际的接触力距的值。