并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力傳感器設(shè)計(jì)及靜態(tài)標(biāo)定

文章出處：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載人氣：發(fā)表時(shí)間：2020-05-18 09:44:17

六維力傳感器一種能夠測(cè)量三維空間力大小和力矩的力傳感器。研究人員通過(guò)不斷探索研究出了并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的六維力傳感器，它能夠?qū)崿F(xiàn)六個(gè)連桿測(cè)量力與被測(cè)平臺(tái)上所受的空間外力的直接轉(zhuǎn)化，因其結(jié)構(gòu)積累誤差小，測(cè)量效果好等優(yōu)點(diǎn)在機(jī)器人，醫(yī)療等領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用，本文根據(jù)實(shí)際工作需要設(shè)計(jì)一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力傳感器，對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)布局和整體設(shè)計(jì)過(guò)程中面對(duì)的一些關(guān)鍵詞問(wèn)題做出分析，具體內(nèi)容如下：

各項(xiàng)相同評(píng)價(jià)指標(biāo)是六維力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能優(yōu)劣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)目前所采用過(guò)的各項(xiàng)相同性評(píng)價(jià)指標(biāo)做了詳細(xì)的分析與比較，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及特性優(yōu)劣評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

對(duì)并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力傳感器的結(jié)構(gòu)模型做了初步分析，根據(jù)螺旋理論構(gòu)建出并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間模型，分析平臺(tái)在外力作用下，作用力與連桿受力之間力學(xué)關(guān)系，建立結(jié)構(gòu)參數(shù)化模型，并對(duì)該結(jié)構(gòu)的作用力與連桿受力的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)，得到基于結(jié)構(gòu)參數(shù)的力推可比矩陣條件數(shù)的表達(dá)解析式。

對(duì)傳感器進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，分析了解偶約束條件，力和力矩各向同性等條件下的結(jié)構(gòu)參數(shù)，用數(shù)值方法分析了基于矩陣條件數(shù)最優(yōu)值下的結(jié)構(gòu)參數(shù)，得出結(jié)構(gòu)最優(yōu)時(shí)的參數(shù)范圍，分析了測(cè)量支桿薄片厚度，柔性柔度，貼片橋路設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題，完成了傳感器的模型設(shè)計(jì)。

對(duì)所設(shè)計(jì)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力傳感器樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)分析，根據(jù)六維力傳感器的標(biāo)定原理設(shè)計(jì)了標(biāo)定裝置，采用砝碼逐級(jí)加載的方式加載標(biāo)定，對(duì)六個(gè)測(cè)量分支標(biāo)定校核，對(duì)六維力傳感器六維度力，力矩靜態(tài)標(biāo)定，通過(guò)標(biāo)定數(shù)據(jù)分析得出所設(shè)計(jì)六維力的標(biāo)定矩陣和誤差矩陣。

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