一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，包括以下步骤：第一步：制一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器；第二步：基于二阶纹波模型，对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析；第三步：设计一种基于三矢量抵消的扭矩传感器；第四步：通过使用冗余应变片提高测量精度；第五步：分析系统的输出与扭矩的关系，并进行传感器误差分析；第六步：研制扭矩传感器物理样机和测试平台，并进行加载测试。本发明专利技术的机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，提出了一种基于矢量叠加抵消原理的谐波减速器内嵌扭矩测量方法，从原理上分别对前两阶及更高阶纹波进行直接叠加抵消，给出了系统输出的代数解和误差估计。

Research method of embedded torque sensor for robot harmonic reducer

Study on the method of the invention discloses a robot harmonic reducer embedded torque sensor, which comprises the following steps: the first step: a torque sensor embedded in harmonic drive; the second step: two order ripple model based on the harmonic reducer flexspline for stress and strain were analyzed; the third step: design a torque sensor based on vector offset three; the fourth step: to improve the measurement accuracy by use of redundant strain gauge; the fifth step: the relationship between output and torque analysis system, and sensor error analysis; the sixth step: the development of the torque sensor and the physical prototype test platform, and loading test. Study on the method of the invention of the robot harmonic reducer with torque sensor, a speed reducer embedded torque measurement method based on the principle of superposition of harmonic vector offset, from the principle of front two order and higher order ripple direct superposition offset, we estimate the algebraic solution and error of the system output.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法
本专利技术涉及一种减速器研究方法，具体涉及一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，属于减速产品

技术介绍
模块化可重构机器人通过选择合适的构型而执行给定的作业任务，因此具有适应多任务种类的能力，机器人力控制是MRR完成某些任务所必不可少的，而力/力矩传感器是实现力控制的必要传感器件，与仅在机器人末端附加多维力/力矩传感器相比，在机器人关节处配置扭矩传感器具有不需解算关节力优点，通过在机器人关节的结构件上设计弹性体并利用电阻应变片、光学原理、电磁原理可以实现对关节扭矩的测量；当MRR的关节模块的传动链以谐波减速器为输出级时，由于谐波减速器的柔轮在工作过程中会产生较大的应变，柔轮可以替代弹性体，并且不改变关节的结构，不带来额外的柔性，因此具有一定的优越性；电桥补偿法通过相隔90°和45°的应变片，使前两阶纹波都得到180°的相位差，对应变片位置精度要求较高，加权叠加法得到的是前两阶纹波的综合抵消效果，且增益系数的调节计算与操作较复杂。
技术实现思路
（一）要解决的技术问题为解决上述问题，本专利技术提出了一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，提出了一种基于矢量叠加抵消原理的谐波减速器内嵌扭矩测量方法，从原理上分别对前两阶及更高阶纹波进行直接叠加抵消，给出了系统输出的代数解和误差估计。（二）技术方案本专利技术的机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，包括以下步骤：第一步：针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求，研制一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器；第二步：基于二阶纹波模型，对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析；第三步：提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法，设计一种基于三矢量抵消的扭矩传感器，使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消；第四步：通过使用冗余应变片提高测量精度；第五步：分析系统的输出与扭矩的关系，并进行传感器误差分析；第六步：研制扭矩传感器物理样机和测试平台，并进行加载测试，结果表明，研制的扭矩传感器具有较高的灵敏度和精度，精度与波发生器的转动有相关性。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术的机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，提出了一种基于矢量叠加抵消原理的谐波减速器内嵌扭矩测量方法，从原理上分别对前两阶及更高阶纹波进行直接叠加抵消，给出了系统输出的代数解和误差估计。具体实施方式一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，包括以下步骤：第一步：针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求，研制一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器；第二步：基于二阶纹波模型，对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析；第三步：提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法，设计一种基于三矢量抵消的扭矩传感器，使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消；第四步：通过使用冗余应变片提高测量精度；第五步：分析系统的输出与扭矩的关系，并进行传感器误差分析；第六步：研制扭矩传感器物理样机和测试平台，并进行加载测试，结果表明，研制的扭矩传感器具有较高的灵敏度和精度，精度与波发生器的转动有相关性。上面所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的构思和范围进行限定。在不脱离本专利技术设计构思的前提下，本领域普通人员对本专利技术的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本专利技术的保护范围，本专利技术请求保护的
技术实现思路
，已经全部记载在权利要求书中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求，研制一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器；第二步：基于二阶纹波模型，对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析；第三步：提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法，设计一种基于三矢量抵消的扭矩传感器，使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消；第四步：通过使用冗余应变片提高测量精度；第五步：分析系统的输出与扭矩的关系，并进行传感器误差分析；第六步：研制扭矩传感器物理样机和测试平台，并进行加载测试。

【技术特征摘要】
1.一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研究方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求，研制一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器；第二步：基于二阶纹波模型，对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析；第三步：提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，
申请(专利权)人：黑龙江恒能自控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23