機(jī)器人關(guān)節(jié)力矩傳感器的分辨力是指其輸出信號(hào)能夠區(qū)分的最小力矩值。

一般來說，分辨力越高的傳感器能夠感知和測(cè)量的力矩越小，輸出的信號(hào)也越細(xì)膩。這對(duì)于需要精確控制機(jī)器人關(guān)節(jié)力矩的應(yīng)用來說非常重要。

一些機(jī)器人關(guān)節(jié)力矩傳感器具有非線性輸出特性，這意味著它們的輸出信號(hào)與輸入的力矩值不成比例。在這種情況下，分辨力可以用作描述傳感器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的非線性關(guān)系的指標(biāo)。

一些高精度的機(jī)器人關(guān)節(jié)力矩傳感器可以通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（如濾波、差分放大等）來提高分辨力，以更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

以一個(gè)例子來說明扭矩傳感器性能參數(shù)：

1. Capacity （Nm）：這是扭矩傳感器的測(cè)量范圍，以牛頓米（Nm）為單位。在這個(gè)例子中，傳感器的測(cè)量范圍是-180 Nm至0 Nm。

2. Zero Offset （V）：這是指在零扭矩時(shí)傳感器的輸出電壓。本例中，零扭矩時(shí)的輸出電壓為0.0122伏特。

3. Nonlinearity （%FS）：非線性度是描述傳感器輸出曲線與理想直線之間的偏差程度的指標(biāo)。在這個(gè)例子中，非線性度為-0.06%，這意味著輸出曲線與理想直線之間存在一定程度的偏差，但這個(gè)偏差相對(duì)較小。

4. Hysteresis （%FS）：滯后性是指當(dāng)扭矩在增加和減少之間切換時(shí)，傳感器輸出值的變化量。本例中，滯后性為-0.08%，說明在加、卸載過程中，傳感器輸出值的變化相對(duì)較小。

5. Output @ Capacity （V）：這是指在扭矩達(dá)到測(cè)量范圍的上限（即-180 Nm）時(shí)傳感器的輸出電壓。本例中，輸出電壓為-2.0858伏特。

6. Sensitivity Change （%V/EU）：這是指?jìng)鞲衅鬏敵鲭妷合鄬?duì)于每單位百分比變化的靈敏度。本例中，靈敏度為1.1588E-02，這意味著每單位百分比變化將導(dǎo)致傳感器輸出電壓發(fā)生一定比例的變化。

7. Zero Change （%V）：這是指?jìng)鞲衅髟诹泓c(diǎn)校準(zhǔn)后，零點(diǎn)的變化量。本例中，零點(diǎn)變化為0.00%，說明零點(diǎn)非常穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的變化。

根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，我們可以得到以下電壓和實(shí)際扭矩傳感器扭矩讀數(shù)之間的變換關(guān)系：

在實(shí)際扭矩為0 Nm時(shí)，傳感器輸出電壓為0.0122伏特。當(dāng)扭矩增加到測(cè)量范圍的上限-180 Nm時(shí)，傳感器輸出電壓為-2.0858伏特。

因此，我們可以得到以下線性關(guān)系：

電壓（伏特）= 0.0122 + （-2.0858 - 0.0122）× 實(shí)際扭矩（牛頓米）/ -180（牛頓米）

化簡(jiǎn)后，得到以下變換關(guān)系：

電壓（伏特）= 0.0122 - 0.033× 實(shí)際扭矩（牛頓米）/ -180（牛頓米）

因此，可以根據(jù)實(shí)際扭矩計(jì)算得到傳感器輸出電壓。

一般來說，扭矩傳感器的讀數(shù)可以通過采樣轉(zhuǎn)換為模擬量和數(shù)字量，然后再通過變換轉(zhuǎn)換為扭矩物理量。

模擬量采樣是將傳感器的輸出信號(hào)采樣為連續(xù)的模擬信號(hào)。通常情況下，模擬采樣率較低，但可以較為真實(shí)地反映出傳感器的輸出信號(hào)。

對(duì)于扭矩傳感器的模擬量采樣，一般采用電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，將傳感器的輸出電壓轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)。

數(shù)字量采樣是將模擬量采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)。通過AD轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)。

數(shù)字量采樣具有較高的采樣率和精度，可以對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行更為細(xì)致的測(cè)量。

將數(shù)字量采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為扭矩物理量，需要根據(jù)傳感器輸出的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

一般來說，傳感器輸出的數(shù)學(xué)模型可以表示為電壓和扭矩之間的線性關(guān)系。根據(jù)這個(gè)模型，將數(shù)字量采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為扭矩物理量的公式為：

實(shí)際扭矩（牛頓米）= （數(shù)字量采樣信號(hào) - 數(shù)字量零點(diǎn)）/ 數(shù)字量靈敏度

其中，數(shù)字量零點(diǎn)是數(shù)字量采樣信號(hào)在零扭矩時(shí)的值，數(shù)字量靈敏度是數(shù)字量采樣信號(hào)每單位百分比變化對(duì)應(yīng)的扭矩變化量。

需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，以確保轉(zhuǎn)換關(guān)系的準(zhǔn)確性和可靠性。

將扭矩傳感器的模擬量轉(zhuǎn)換為16位的數(shù)字量輸出需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行采樣和量化。具體的步驟如下：

1. 采樣：使用一個(gè)高精度的ADC對(duì)扭矩傳感器的模擬量輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。一般來說，采樣率越高，采樣結(jié)果的精度和可靠性就越好。

2. 量化：將采樣的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，可以使用不同的量化方法，例如使用恒定的電壓或者恒定的百分比進(jìn)行量化。在這個(gè)過程中，需要選擇一個(gè)合適的參考電壓或者參考電流，以便于將模擬量正確地映射到數(shù)字量上。

3. 數(shù)據(jù)處理：對(duì)于采樣和量化后的數(shù)字量，可能需要進(jìn)行一些數(shù)據(jù)處理，例如去除噪聲、進(jìn)行數(shù)字濾波、計(jì)算數(shù)字量的平均值或者標(biāo)準(zhǔn)差等。這些處理可以幫助減少噪聲和提高數(shù)據(jù)的可靠性。

4. 數(shù)據(jù)輸出：將處理后的數(shù)字量輸出到外部設(shè)備或者控制系統(tǒng)上，以便于后續(xù)的使用和進(jìn)一步的處理。

電壓和力矩之間的線性關(guān)系：

電壓（伏特）= K × 力矩（牛頓米）+ VOFFSET

其中，K是靈敏度，VOFFSET是零點(diǎn)電壓。

已知滿量程輸出電壓為2.0858V，輸出力矩為180Nm，可以計(jì)算出：

K = （2.0858V - VOFFSET）/180Nm = （2.0858V - 0.0122V）/180Nm = 0.0115 V/Nm

VOFFSET = 0V

因此，可以根據(jù)以下公式將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為力矩值：

力矩（牛頓米）= （數(shù)字量 - 數(shù)字量零點(diǎn)） × K/1000

其中，數(shù)字量零點(diǎn)是數(shù)字量在零力矩時(shí)的值，K是靈敏度，1000是一個(gè)常數(shù)，用于將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為牛頓米。

模擬量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為16位的數(shù)字量輸出指的是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的過程。在這個(gè)過程中，模擬信號(hào)的連續(xù)變化值被離散化為一組固定的數(shù)字量，每個(gè)數(shù)字量用16位二進(jìn)制數(shù)表示。

模擬量輸入端子模塊將這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位的數(shù)字量輸出。這種轉(zhuǎn)換通常由ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）完成，ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量可以被計(jì)算機(jī)或微處理器處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理、控制算法的應(yīng)用等。

16位的數(shù)字量可以表示從0到65535的整數(shù)值，這意味著模擬量被離散化為這個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)字量。

滿量程模擬輸入為±10V，那么它的數(shù)字輸出與模擬輸入之間的關(guān)系可以表示為：

數(shù)字量 = （模擬量 / 滿量程） × 最大數(shù)字量

其中，模擬量為力矩傳感器的輸出電壓，滿量程為EL3102模塊的輸入范圍（±10V），最大數(shù)字量為16位數(shù)字量中的最大值（即65535）。

現(xiàn)在，假設(shè)力矩傳感器的滿量程輸出電壓為2.0858V，那么數(shù)字量與力矩值之間的關(guān)系可以表示為：

力矩值 = （數(shù)字量 / 最大數(shù)字量） × 滿量程 × K / 1000

其中，數(shù)字量為EL3102模塊輸出的16位數(shù)字量，最大數(shù)字量為65535，滿量程為力矩傳感器的測(cè)量范圍（±180Nm），K為靈敏度（單位為V/Nm），即每牛頓米對(duì)應(yīng)的電壓變化。

根據(jù)以上的信息，可以計(jì)算出：

K = （2.0858V - 0.0122V） / 180Nm = 0.0115V/Nm

因此，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為力矩值的公式為：

力矩值 = （數(shù)字量 / 最大數(shù)字量） × 滿量程 × K / 1000

= （數(shù)字量 / 65535） × 180 × 0.0115 / 1000