多维力传感器耦合分析及解耦方法的研究.pdfVIP

第24卷 第8期 传 感 技 术 学 报 V01．24 No．8 2011年 8月 CHINESE JOURNALOFSENSORSAND ACTUATORS Aug．2011 CouplingAnalysisofMulti-AxisForceSensorandResearchofDecoupfingMethod CAOHuibin，SUNYuxiang，LIULimin，FENGYong，WANG跏 ，GEYunjian ，1．InstituteofIntelligentMachines，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，ChinaI、 ＼2．Univeni@ofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China ／ Abstract：Coupling isacommonphenomenon in themulti—axisforcesensor．Ifwe measurethedatawithout deeoupling，itwillcauseincorrectoperationoftherobots．Aimingatcouplingphenomenon，thispaperan由zesthe reasonswhycouplingexistsinthemulti-axisforcesensor．Dividingfrom thecausestherearetwotypesofmulti—axis forcesensors，structurecouplingand errorcoupling．Weputforwardalineardecouplingmethodbasedon neural network．Comparingtothetraditionaldecouplingmethod，thismethodimprovestheprecisionofdecouplinggreatly． Intheendofthispaper，comparedwiththetraditionaldecouplingmethodfrom expertments，thismethodwasproved itseffectiveness． Keywords：multi—axisforcesensor；decoupling；neuralnetwork；structurecoupling；errorfoupling EEACC：7230；7320G doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．o8．011 多维力传感器耦合分析及解耦方法 的研究术 曹会彬 ，孙玉香 ，刘利 民 ，冯 勇 ，王以俊 ，葛运建 f11．中国科学院合肥智能机械研究所，合肥 230031；、 ＼2．中国科学技术大学 ，合肥230026 ／ 摘 要：耦合现象普遍存在于多维力传感器中，多维力传感器输出如不经过解耦，数据直接应用到机器人操作中，会导致机 器人的误操作。针对存在的耦合现象，本文首先分析了多维力存在的耦合原因，根据产生原因将耦合分为两种形式：结构耦 合和误差耦合，然后提出了一种新的解耦方法一基于线性神经网络解耦方法，与传统解耦方法相比，该方法大大提高了解耦合 精度 。最后通过实验验证 了该方法的有效性和优越性。 关键词 ：多维力传感器；解耦；神经网络；结构耦合；误差耦合 中图分类号：TP212．12 文献标识码 ：A 文章编号：1004—1699(2011)08—1136-05 多维力传感器是机器人实现智能化应用最重要的 进行线性拟合，可得到广义外力各分别单独加载时，力 传感器之一¨ 。根据应用的场合不同，能够设计成不 分量与各电桥输出电压之间的线性回归方程” 。 同维数(1维一6维)的传感器，从而测量三维空间的全 对于多维力传感器的解耦 问题并没有统一的处 力信息(3个力分量和3个力矩分量)。由于力传感器 理方法，本文以