现代制造工程 ›› 2017, Vol. 440 ›› Issue (5): 33-37.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2017.05.007

• 机器人技术 • 上一篇    下一篇

一种机器人关节扭矩传感器的设计与研究

盖海松1,2,3, 徐方1,3, 贾凯1,3, 边弘晔3   

  1. 1 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳 110016;
    ;2 中国科学院大学,北京 100039;
    3 沈阳新松机器人自动化股份有限公司,沈阳 110168
  • 收稿日期:2015-09-20 出版日期:2017-05-20 发布日期:2018-01-08
  • 作者简介:盖海松,硕士研究生,研究方向为机器人一体化关节设计。徐方,研究员,硕士研究生导师,沈阳新松机器人自动化股份有限公司研究院院长,中国自动化学会《机器人》杂志编委,辽宁省自动化学会理事。作为项目负责人和主要参加者,完成多项国家“863”、“八五”、“九五”和“十五”攻关课题。E-mail:gaihaisong123@126.com

Design and research of a robot joint torque sensor

Gai Haisong1,2,3, Xu Fang1,3, Jia Kai1,3, Bian Hongye3   

  1. 1 State Key Laboratory of Robotics,Shenyang Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China;
    2 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China;
    3 Shenyang SiaSun Robot Automation Co.Ltd.,Shenyang 110168,China
  • Received:2015-09-20 Online:2017-05-20 Published:2018-01-08

摘要: 设计了一种轮辐式机器人关节扭矩传感器,主要用于实时监测机器人各个关节处的扭矩,进而利用力矩传感器实现机器人的柔性控制和人机协作。为了研究机器人的扭矩传感器,首先进行了力学分析,确定了应变片的粘贴位置;然后对应变片的变形进行了分析;进而运用有限元分析软件对扭矩传感器进行了材料的选择和本体的优化;设计了信号处理电路;最后利用标定装置对传感器进行了静态标定,通过分析获得传感器的灵敏度、线性度和迟滞等性能指标。

关键词: 模块化关节, 机器人柔性, 应力应变, 惠斯通电桥

Abstract: A wheel type robot joint torque sensor is designed and it is mainly used for real-time detection of robot joint torque,robot flexible control and human-computer collaboration.In order to study the torque sensor of robot,the mechanical analysis of the robot is carried out firstly,and the position of the strain is determined.Then the deformation of the strain is analyzed,and the choice of the material and the optimization of the material are analyzed by using the finite element analysis software.At the same time,the sensor signal processing circuit was designed.Finally,through the calibration of sensor static calibration device,got the sensitivity,linearity,hysteresis error and other performance indicators.

Key words: modular joint, robot flexibility, stress-strain, Wheatstone bridge

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