新型机器人腕力传感器的研究

【摘要】：机器人腕力传感器是机器人完成接触性作业任务的保障,也是遥操作机器人完成远程作业任务的保障。遥操作机器人需要通过腕力传感器检测机械手与环境的接触力并反馈作用于机器人手部,使操作者产生“身临其境”的力觉临场感效果,从而实现对机器人带感觉的控制。本文研制了一种用于MOTOMAN-SV3X机器人的新型机器人腕力传感器。它能同时检测三维空间中的全力信息,输出力分量反馈给机器人控制系统,以控制或调节机械手的运动,完成所要求的作业。 本文首先用有限单元法对腕力传感器的弹性体进行了结构静力分析和模态分析,计算了维间耦合,得到了固有频率,并对其结构设计的合理性做出了评价;设计组桥电路及前置放大电路,对腕力传感器进行静态标定,得到了标定矩阵;用冲击响应法和阶跃响应法对腕力传感器进行了动态标定,计算出了传感器的固有频率和阻尼比等动态性能指标;在动态标定的数据基础上,建立了传感器的动态数学模型,分析其时频域特性,并对其进行了动态补偿。