Online calibration of strain gauge based force/torque sensor used for simple interaction human - manipulator

• Autorzy: Klimek Mariusz , Kurnicki Adam

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.03.24

Warianty tytułu

PL

Skalowanie online tensometrycznego czujnika siła/moment dedykowanego dla zastosowań do prostych interakcji człowiek-manipulator

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The process of calibrating force-torque sensors with high precision is quite time-consuming and necessitates dismantling the system in which the sensor is utilized. This paper proposes method to calibrate six-axis, low-cost force-torque sensors that can be performed in situ and online i.e., without removing the sensor from the manipulator and directly by algorithm implemented on manipulator controller. This approach is validated by comparing the results obtained by calibrations carried out using the presented online method and the offline method utilizing a calibration jig.

PL

Skalowanie czujników siła-moment jest procesem czasochłonnym, wymagającym odmontowania czujnika od manipulatora. W artykule zaproponowano metodę skalowania sześcioosiowych, nisko kosztowych FTS, która jest wykonywana w czasie rzeczywistym, bez konieczności demontażu czujnika. Wyniki skalowania uzyskane za pomocą przedmiotowej metody zostały zweryfikowane na drodze porównania z wynikami skalowania zrealizowanymi metodą offline z wykorzystaniem specjalnego przyrządu kalibracyjnego.

Słowa kluczowe

EN

force torque sensor; online calibration; Least Squares Method; low cost sensor

PL

czujnik siła/moment; skalowanie online; metoda najmniejszych kwadratów; czujnik nisko kosztowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 3
• Strony: 130--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klimek Mariusz

• ACCREA Medical Robotics sp. z o.o., ul. Hiacyntowa 20, 20-143 Lublin

• https://orcid.org/0009-0004-1490-6310

autor

Kurnicki Adam

• Department of Automation and Metrology, Electrical Engineering and Computer Science Faculty, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 38 A, 20-618 Lublin

• https://orcid.org/0000-0002-4988-7322

Bibliografia

• [1] Song A. and Fu L., Multi-dimensional force sensor for haptic interaction: a review, Virtual Reality and Intelligent Hardware, 1 (2019), no. 2, 121– 135
• [2] Sun Y., Liu Y., Zou T., Jin M., and Liu H., Design and optimization of a novel six-axis force/torque sensor for space robot, Measurement, 65 (2015), 135–148
• [3] Hu S., Wang H., Wang Y., and Liu Z., Design of a novel six-axis wrist force sensor, Sensors, 18 (2018), no. 9
• [4] Kebede G. A., Ahmad A. R., Lee S.-C., and Lin C.-Y., Decoupled six-axis force–moment sensor with a novel strain gauge arrangement and error reduction techniques, Sensors, 19 (2019), no. 13
• [5] Kang M.-K., Lee S., and Kim J.-H., Shape optimization of a mechanically decoupled six-axis force/torque sensor, Sensors and Actuators A: Physical, 209 (2014), 41–51
• [6] Khayrnasov K., Modeling and analysis of the stress-strain state of robotic systems, Przegląd Elektrotechniczny, 97 (2021), no. 8, 66-69
• [7] Ma Y., Xie S., Zhang X., and Luo Y., Hybrid calibration method for six-component force/torque transducers of wind tunnel balance based on support vector machines, Chinese Journal of Aeronautics, 26 (2013), no. 3, 554–562
• [8] Liang Q., Wu W., Coppola G., Zhang D., Sun W., Ge Y., and Wang Y., Calibration and decoupling of multi-axis robotic force/moment sensors, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 49 (2018), 301–308
• [9] Andrade Chavez F.J., Traversaro S. and Pucci D., Six-Axis Force Torque Sensor Model-Based In Situ Calibration Method and Its Impact in Floating-Based Robot Dynamic Performance, Sensors, 19 (2019), no. 24, 5521

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).