【摘 要】
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球关节的姿态检测是实现精确控制球关节运动姿态的关键,目前球关节的姿态检测主要分为接触式测量和非接触式测量两种方法。接触式测量往往需要引出惯性测量单元、导轨和编码器等其他测量装置,从而引入新的惯性力和摩擦力。非接触测量主要有基于视觉、光学、电感和磁场等多种方案。基于视觉、光学和电感的球关节姿态测量往往需要大量额外的工作量和计算资源、复杂的辅助结构和较高的安装要求,在实际的生产运用中无法广泛推广。本文
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球关节的姿态检测是实现精确控制球关节运动姿态的关键,目前球关节的姿态检测主要分为接触式测量和非接触式测量两种方法。接触式测量往往需要引出惯性测量单元、导轨和编码器等其他测量装置,从而引入新的惯性力和摩擦力。非接触测量主要有基于视觉、光学、电感和磁场等多种方案。基于视觉、光学和电感的球关节姿态测量往往需要大量额外的工作量和计算资源、复杂的辅助结构和较高的安装要求,在实际的生产运用中无法广泛推广。本文提出基于磁测量的球关节多自由度姿态传感系统,可以实现最多三自由度的球关节姿态检测且安装方便、成本较低和实用性强。该传感系统利用机器学习、基于Dipole模型的反解和拟合等方案建立磁场变化与球关节欧拉角之间的函数映射模型。通过数值仿真得到传感器的最优布置和精度要求,从而设计出传感系统实物模型并与惯性测量单元对比验证了系统在避免了零偏和累积误差的同时具有实时性、高精度和抗干扰的特点,可以适用于大规模的生产运用。
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