北京联合大学程光获国家专利权
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龙图腾网获悉北京联合大学申请的专利一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116147831B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310189835.5,技术领域涉及:G01L25/00;该发明授权一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法是由程光;李非凡;戴佺民;李翔;曹志勇设计研发完成,并于2023-02-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法,其包括步骤1:确定机器人末端坐标系相对于基坐标系的位姿变化矩阵MM00T1;步骤2:确定末端工具与机器人基坐标之间的坐标变换关系;步骤3:确定末端工具重力在传感器坐标系XYZ轴三个方向的力分量;步骤4:确定重力补偿值、以及进行零点校正,补偿误差。本发明可以补偿末端工具的重力对传感器的作用力;通过采用平均滤波算法对数据处理后进行零点校正,可以减小外界干扰因素、操作误差等的影响;适用于机器人各姿态与各运动状态下的重力补偿与零点校正,且适用于各个型号的机械臂、末端工具、六维力传感器;同时适用于静止状态下以及机器人运动过程中的零点校正与重力补偿。
本发明授权一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法在权利要求书中公布了:1.一种六维力传感器的动态零点校正与重力补偿方法,其特征在于:包括: 步骤1:确定机器人末端坐标系相对于基坐标系的位姿变化矩阵; 步骤2:确定末端工具与机器人基坐标之间的坐标变换关系; 步骤3:确定末端工具重力在传感器坐标系XYZ轴三个方向的力分量; 步骤4:确定重力补偿值、以及进行零点校正,补偿误差; 步骤1包括: 步骤11:采用D-H法建立基坐标系以及机器人各关节坐标系; 步骤12:定义机器人各关节连杆的参数与变量,并带入连杆变换矩阵,得到机器人各关节连杆的位姿变换矩阵; 步骤13:将机器人各关节关联的位姿变换矩阵联乘,得到机器人末端坐标系相对于基坐标系的位姿变化矩阵; 步骤2包括: 步骤21:定义传感器坐标系S和末端工具坐标系H; 步骤22:确定传感器与机器人末端之间的坐标变换关系; 步骤23:确定末端工具与传感器之间的坐标变换关系; 步骤24:确定末端工具与机器人基坐标之间的坐标变换关系; 步骤21中,传感器坐标系S中,以传感器上端平面圆心为坐标原点,Z轴过坐标原点且垂直于传感器上端平面,垂直向上为Z轴正方向,X轴、Y轴在传感器上端平面内,垂直相交于坐标原点,符合右手定则;力矩方向同样符合右手定则;末端工具坐标系H中,以末端工具质心为坐标原点,Z轴过坐标原点且垂直于末端工具底部接触面,垂直向上为Z轴正方向,X轴、Y轴所在平面过坐标原点且平行于末端工具底部接触面,X轴、Y轴垂直相交于坐标原点,符合右手定则; 步骤22中,传感器与机器人末端之间的坐标变换矩阵,其中表示传感器坐标系的坐标原点与机器人末端坐标系的坐标原点在Z轴方向上的距离; 步骤23中,末端工具与传感器之间的坐标变换矩阵,其中、和分别表示末端工具坐标系H的坐标原点到传感器坐标系S的X轴、Y轴、Z轴的投影;末端工具坐标系与传感器坐标系之间的旋转矩阵; 步骤24中,末端工具与机器人基坐标之间的坐标变换矩阵,其中,表示末端工具相对于机器人的基坐标的旋转矩阵,表示末端工具坐标系相对于基坐标系的位置平移矩阵,、、分别表示末端工具坐标系的X轴相对于基坐标系的XYZ三轴的旋转量,、、分别表示末端工具坐标系的Y轴相对于基坐标系的XYZ三轴的旋转量,、、分别表示末端工具坐标系的Z轴相对于基坐标系的XYZ三轴的旋转量,、和分别表示末端工具坐标系中的点相对于基坐标系的XYZ三轴的位置平移量; 步骤3中,末端工具的重力G在传感器坐标系的XYZ轴三个方向上的力分量,其中,、、分别表示末端工具的重力G在传感器坐标系的XYZ轴三个方向上的力分量,表示末端工具的重力G在末端工具坐标系下的XYZ轴三个方向上的力分量,表示末端工具的重力G在基坐标系下的XYZ轴三个方向上的力分量; 步骤4中,确定的重力补偿值为:,其中,表示末端工具的重力G在传感器坐标系的XYZ轴三个方向上的力矩分量,、、分别表示末端工具坐标系H的坐标原点到传感器坐标系S的X轴、Y轴、Z轴的投影;通过平均滤波算法进行零点校正,补偿误差。
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