[发明专利]力/扭矩传感器的重力和惯性补偿

权利要求书

1.一种机器人力/扭矩F/T传感器，包括换能器，其被配置为响应于施加到所述F/T传感器的力或扭矩而生成信号，所述F/T传感器包括：

测量电路，其被配置为从换能器信号解析力和扭矩测量值，所述力和扭矩测量值以所述F/T传感器的主体坐标系CF为参考；以及

补偿电路，其被配置为

获得附接工具的重量W_tool；

获得从F/T传感器主体CF原点到工具重心的向量

获得从F/T传感器主体CF到惯性参考系的旋转矩阵以及

基于W_tool和针对附接工具的重力效应补偿所述力和扭矩测量值。

2.根据权利要求1所述的F/T传感器，其中所述补偿电路包括：

惯性测量单元，其与所述F/T传感器集成，并被校准到F/T传感器主体CF中；以及

处理电路，其以数据传输关系耦合到所述惯性测量单元，并且被配置为执行补偿计算。

3.根据权利要求1所述的F/T传感器，其中所述补偿电路包括所述F/T传感器的外部电路，所述外部电路被配置为：

从所述F/T传感器附接到的机器人接收前向运动学数据；

从所述F/T传感器接收换能器信号；以及

输出重力补偿后的力和扭矩测量值。

4.根据权利要求1所述的F/T传感器，其中所述补偿电路还被配置为：

获得所述附接工具的质量m；

获得所述F/T传感器主体CF的角速度

获得所述F/T传感器主体CF的角加速度

获得所述F/T传感器主体CF的线性加速度

获得所述F/T传感器主体CF中定义的惯性张量I，其包含所有惯性矩和惯性积；以及

还基于m、和I针对所述机器人的运动的惯性效应补偿所述力和扭矩测量值。

5.一种力和扭矩测量值的补偿方法，其针对附接工具的重量引起的重力效应补偿通过测量电路从机器人力/扭矩F/T传感器的换能器输出信号解析的力和扭矩测量值，所述力和扭矩测量值以所述F/T传感器的主体坐标系CF为参考，其中所述F/T传感器包括补偿电路，所述方法包括：

获得附接到所述F/T传感器的工具的重量W_tool；

获得从所述F/T传感器主体CF原点到所述工具的重心的向量

获得从所述F/T传感器主体CF到惯性参考系的旋转矩阵以及

基于W_tool和针对所述附接工具的重力效应补偿所述力和扭矩测量值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在参数识别过程中获得W_tool和并且在机器人操作期间相对于机器人工具的朝向和运动的变化以高频率补偿所述力和扭矩测量值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述补偿电路在所述F/T传感器的外部，且其中获得W_tool和包括基于来自所述机器人的前向运动学数据确定W_tool和

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述补偿电路包括在所述F/T传感器中的惯性测量单元IMU，所述IMU与所述F/T传感器主体CF对准，并且其中获得W_tool和包括基于来自所述IMU的数据确定W_tool和

9.根据权利要求5所述的方法，还包括针对所述机器人的运动引起的惯性效应，补偿从换能器输出信号解析的所述力和扭矩测量值，所述方法还包括：

获得所述工具的质量m；

获得所述F/T传感器主体CF的角速度

获得所述F/T传感器主体CF的角加速度

获得所述F/T传感器主体CF的线性加速度

获得在所述F/T传感器主体CF中定义的惯性张量I，所述惯性张量I包括包含所有惯性矩和惯性积的矩阵；以及

基于m、和I针对所述机器人的运动引起的惯性效应补偿所述力和扭矩测量值。

10.一种机器人力/扭矩F/T传感器，其包括换能器，所述换能器被配置为响应于施加到所述F/T传感器的力或扭矩生成信号，所述F/T传感器包括：

测量电路，其被配置为从换能器信号解析力和扭矩测量值，所述力和扭矩测量值以所述F/T传感器的主体坐标系CF为参考；以及

补偿电路，其被配置为：

获得附接工具的质量m；

获得所述F/T传感器主体CF的角速度

获得所述F/T传感器主体CF的角加速度

获得所述F/T传感器主体CF的线性加速度

获得在所述F/T传感器主体CF中定义的惯性张量I，所述惯性张量I包含所有惯性矩和惯性积；以及

根据m、和I针对所述机器人的运动的惯性效应补偿所述力和扭矩测量值。