(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210937655.6 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 中科新松有限公司 地址 201206 上海市浦东 新区金藏路3 51号 11幢西101室、 201室 (72)发明人 杨跞　吴文皓　顾泽民　陈宏伟　 李羊　 (74)专利代理 机构 北京科石知识产权代理有限 公司 11595 专利代理师 李艳霞 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 协作机器人中关节力矩传感器的标定系统 及标定方法 (57)摘要 本申请提供了一种协作机器人中关节力矩 传感器标定系统及标定方法， 标定系统包括机器 人关节本体、 转速转矩传感器、 底板、 法兰固定 座、 法兰和水平杆 以及信号采集装置和上位机； 机器人关节本体和转速转矩传感器均固定设置 在底板上， 转速转矩传感器与机器人关节本体末 端和法兰固定座连接， 法兰固定座上固定设置 法 兰， 法兰上设置待标定力矩传感器， 水平杆设置 在法兰上； 信号采集装置用于采集力矩传感器的 电压信号和转速转矩传感器的力矩信号并发送 给上位机， 上位机根据接收到的信号得到待 标定 力矩传感器的线性度趋势线、 零位漂移趋势线和 超载特性曲线。 本申请能够精准、 可靠地自动对 力矩传感器的特性进行标定 。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115319740 A 2022.11.11 CN 115319740 A 1.一种协作机器人中关节力矩传感器标定系统， 其特征在于， 包括标定装置、 信号采集 装置和上位机； 所述标定装置包括机器人关节本体、 转速转矩传感器、 底板、 法兰固定座、 法 兰和水平杆； 所述机器人关节本体和转速转矩传感器均固定设置在所述底板上， 所述转速转矩传感 器的一端与所述机器人关节本体末端的同心轴连接， 其另一端连接所述法兰固定座， 所述 法兰固定座上固定设置所述法兰， 所述法兰上设置有待标定力矩传感器， 所述水平杆设置 在所述法兰与所述法兰固定座连接一端的相对端； 所述法兰、 转速转矩传感器和机器人关 节本体末端同步 转动； 所述转速转矩传感器和待标定力矩传感器均与 所述信号采集装置连接， 所述信号采集 装置和机器人关节本体均 与所述上位机连接； 所述上位机用于控制所述机器人关节本体转动， 所述机器人关节本体通过同心轴带动 所述转速转矩传感器和法兰转动， 所述法兰带动所述水平杆同步转动， 所述水平杆在转动 过程中与所述底板 接触以产生力矩； 所述信号采集装置用于采集待标定力矩传感器的电压信号和转速转矩传感器的力矩 信号并发送给所述上位机， 所述上位机根据接收到的电压信号和力矩信号得到待标定力矩 传感器的线性度趋势线、 零 位漂移趋势线和超载 特性曲线。 2.根据权利要求1所述的协作机器人中关节力矩传感器标定系统， 其特征在于， 所述上 位机根据所述机器人关节本体自初始位置进行顺时针和逆时针转动过程中力矩传感器的 电压信号拟合得到待标定力矩传感器的线性度趋势线， 根据所述机器人关节本体自初始 位 置进行顺时针和逆时针转动过程中力矩传感器的零位电压信息拟合得到待标定力矩传感 器的零位漂移趋势线； 所述上位机根据所述机器人关节本体自初始 位置顺时针和逆时针转 动过程中力矩传感器的电压信号变化情况拟合得到待标定力矩传感器的超载 特性线。 3.一种协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 包括连接待标定力矩 传感器、 标定装置、 信号采集装置和上位机； 对待标定力矩传感器进 行零位偏差和线性度测 定； 以及对待标定力矩传感器进行超载 特性测定 。 4.根据权利要求3所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 连接待标定力矩传感器、 标定装置、 信号采集装置和上位机的具体过程 为： 设置标定装置， 其包括机器人关节本体、 转速转矩传感器、 底板、 法兰固定座、 法兰和水 平杆； 在恒定温度的室内测试环境下， 将机器人关节本体固定在底板上， 将底板安装固定于 地面或桌面上； 将法兰固定在法兰固定座上， 在法兰上固定设置待标定力矩传感器， 将法兰与转速转 矩传感器的一端连接， 将转速转矩传感器的另一端与机器人关节本体末端连接， 使得法兰 与转速转矩传感器和机器人关节本体末端同步 转动； 将水平杆安装于法兰上； 将待标定力矩传感器和转速转矩传感器与信号采集装置连接， 将信号采集装置和机器 人关节本体与上位机连接 。 5.根据权利要求4所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 对待标定力矩传感器进行零 位偏差和线性度测定的过程 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115319740 A 2在恒温的室内环境中， 为待标定力矩传感器通电， 使其处于工作状态； 在标定装置的当 前状态， 上位机进行通道 平衡和清零操作， 并记录当前零 位信息； 上位机控制机器人关节本体自初始位置顺 时针转动， 机器人关节本体通过同心轴带动 水平杆转动， 水平杆的一端与底板 接触以产生力矩； 信号采集装置采集力矩传感器的电压信号和转速转矩传感器的力矩信号， 当力矩信号 达到上位机软件中预设的力矩传感器的最大量程时， 信号采集装置向上位机发送触发信 号， 上位机根据接 收到的触发信号控制 机器人关节本体逆时针回到初始位置， 并记录当前 力矩传感器的零 位电压信息； 上位机控制机器人关节本体自初始位置逆时针转动， 机器人关节本体通过同心轴带动 水平杆转动， 水平杆 的另一端与底板接触以产生力矩； 信号采集装置采集力矩传感器的电 压信号和转速转矩传感器的力矩信号， 当力矩信号达到上位机软件中预设的力矩传感器的 最大量程时， 信号采集装置 向上位机发送触发信号， 上位机根据接 收到的触发信号控制 机 器人关节本体顺时针回到初始位置， 并记录当前力矩传感器的零 位电压信息； 按照预设次数重复机器人关节本体自初始位置顺时针和逆时针转动的操作； 根据机器人关节本体自初始位置进行顺时针和逆时针转动过程中力矩传感器的电压 信号拟合得到待标定力矩传感器的线性度趋势线； 根据机器人关节本体自初始 位置进行顺 时针和逆时针转动过程中力矩传感器的零位电压信息拟合得到待标定力矩传感器的零位 漂移趋势线。 6.根据权利要求5所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 对待标定力矩传感器进行零位偏差和线性度测定的过程还包括对待标定力矩传感器的线 性度趋势线和零 位漂移趋势线 进行验证的过程。 7.根据权利要求6所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 对待标定力矩传感器的线性度趋势线 进行验证的过程 为： 根据待标定力矩传感器的线性度趋势线， 上位机对力矩传感器量程上限每5％的力矩 进行参数对比； 上位机控制机器人关节本体自初始位置进行顺 时针和逆时针转动， 每到力矩传感器量 程上限5％的力矩值时， 信号采集装置 收到转速转矩传感器反馈的实际力矩信号时机器人 关节本体将保持当前状态， 上位机记录信号采集装置接 收到的力矩传感器的电压值， 上位 机控制机器人关节本体前往下一对比点， 直到力矩传感器的量 程上限。 8.根据权利要求6所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 对待标定力矩传感器的零 位漂移趋势线 进行验证的过程 为： 将实际核验数据与线性度趋势线进行对比， 得到线性度标准差， 将该线性度标准差及 零位漂移趋势线与待测力矩传感器的参数手册进 行对比， 以确定线性度和零位漂移是否超 过参数手册中相应参数的最小误差， 进 而判定该力矩传感器是否满足使用要求。 9.根据权利要求5所述的协作机器人中关节力矩传感器的标定方法， 其特征在于， 所述 对待标定力矩传感器进行超载 特性测定的过程 为： 在恒温的室内环境中， 为待标定力矩传感器通电， 使其处于工作状态； 在标定装置的当 前状态， 上位机进行通道 平衡和清零操作； 上位机控制机器人关节本体自初始位置顺 时针转动， 机器人关节本体通过同心轴带动权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115319740 A 3