并聯(lián)結構六維力傳感器設計及靜態(tài)標定

文章出處：網絡轉載人氣：發(fā)表時間：2020-05-18 09:44:17

六維力傳感器一種能夠測量三維空間力大小和力矩的力傳感器。研究人員通過不斷探索研究出了并聯(lián)結構形式的六維力傳感器，它能夠實現(xiàn)六個連桿測量力與被測平臺上所受的空間外力的直接轉化，因其結構積累誤差小，測量效果好等優(yōu)點在機器人，醫(yī)療等領域得到較好的應用，本文根據實際工作需要設計一種并聯(lián)結構六維力傳感器，對傳感器的結構布局和整體設計過程中面對的一些關鍵詞問題做出分析，具體內容如下：

各項相同評價指標是六維力傳感器的結構設計及性能優(yōu)劣評價標準，對目前所采用過的各項相同性評價指標做了詳細的分析與比較，為并聯(lián)結構六維力傳感器的優(yōu)化設計及特性優(yōu)劣評價提供理論依據。

對并聯(lián)結構六維力傳感器的結構模型做了初步分析，根據螺旋理論構建出并聯(lián)機構空間模型，分析平臺在外力作用下，作用力與連桿受力之間力學關系，建立結構參數(shù)化模型，并對該結構的作用力與連桿受力的力學關系進行了推導，得到基于結構參數(shù)的力推可比矩陣條件數(shù)的表達解析式。

對傳感器進行整體設計，分析了解偶約束條件，力和力矩各向同性等條件下的結構參數(shù)，用數(shù)值方法分析了基于矩陣條件數(shù)最優(yōu)值下的結構參數(shù)，得出結構最優(yōu)時的參數(shù)范圍，分析了測量支桿薄片厚度，柔性柔度，貼片橋路設計等關鍵問題，完成了傳感器的模型設計。

對所設計的并聯(lián)結構六維力傳感器樣機進行了靜態(tài)標定試驗分析，根據六維力傳感器的標定原理設計了標定裝置，采用砝碼逐級加載的方式加載標定，對六個測量分支標定校核，對六維力傳感器六維度力，力矩靜態(tài)標定，通過標定數(shù)據分析得出所設計六維力的標定矩陣和誤差矩陣。

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