Stewart平台式六维力测量装置初探

利用Ｓｔｅｗａｒｔ平台结构特点,开必一种新型的六维力测量装置。根据Ｓｔｅｗａｒｔ平台的静力学关系,建立了六维力测量装置的数学模型。给出了Ｓｔｅｗａｒｔ平台上平台所受的六维力和６个支承腿所受拉压力的关系,并进行了结构设计和测量系统设计。     

新型机器人六维力传感器的测量电路

针对机器人腕部及手指所受空间六维力／力矩的测量，介绍了一种新型基于Stewart并联结构的六维力传感器，主要研究该传感器的测量电路，并对电桥电压灵敏度及温度补偿方法作了详细研究。     

六维力传感器薄板受迫振动分析

目前弹性体的解耦大多以静态实验标定的方法求解,而缺少对弹性体建模的理论分析。以六维力传感器弹性体中的上E型膜为研究对象,根据其结构和约束条件建立力学模型,通过薄板弯曲理论推导出上E型膜在仅受Z方向载荷FZ时受迫振动过程中任一瞬时的动扰度表达式,并求出动态应变输出。仿真实验表明理论推导与实际情况较吻合。     

基于UKF的六维力传感器重力补偿算法研究

为解决人机交互中六维力传感器受末端重力影响导致示数不准确的问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)算法的六维力传感器误差校正方法。通过对传感器数据进行处理和估计,实现对传感器误差的准确估计和修正,从而将传感器误差降至0～0.227 N之间。实验结果表明：该方法可以显著提高六维力传感器的测量精度,为人机交互中的精准力控制提供了可靠的技术支持。     

新型六维腕力传感器弹性敏感元件的灵敏度特性分析

提出了一种新颖的六维腕力传感器弹性敏感元件结构,定义并分析其灵敏度性能指标,为设计具有该结构腕力／力矩传感器提供了理论依据。分析计算结果表明,该弹性敏感元件是灵敏度各项同性的。     

超薄六维力/力矩传感器优化设计及其解耦

为降低六维力/力矩传感器的高度尺寸对基座和驱动部件引起的附加力矩,结合有限元分析法、SDO方法和神经网络方法,设计了一种新型的基于应变检测原理的超薄六维力/力矩传感器,其高度尺寸可控制在15mm以内.为进一步提高设计的六维力/力矩传感器的精度,对其进行非线性维间解耦和标定,实验结果表明,传感器精度性能优良,最大线性度误差为0.15%F.S.,其设计和优化过程正确合理,最大耦合误差为1.6%F.S.,各维在满量程时的输出相等,具有各维同性.     

刚柔混合三腿六维力传感器测力性能分析

研究了一种新型的三腿六维力传感器的测力性能,基于3-RPS(转动副-移动副-球副)并联机构研制传感器样机,建立了该样机的静力模型,得到了施加在传感器上的外力与传感器本身6个单维力传感器的映射关系;对新型传感器进行了静态标定实验,根据实验结果分析传感器的测力性能,得到三腿六维力传感器的测力性能评价指标,为该传感器的优化及应用提供了参考依据和基础。     

六维力传感器弹性体自由振动分析

随着动力载荷的增多,关于传感器动态性能的研究显得越来越重要,而自由振动是传感器振动问题的基础,本文主要分析六维力传感器弹性体的自由振动.文章思路为将传感器整体分解为几个独立的弹性体(矩形薄板和圆环薄板)分别进行研究.文中采用瑞利-里兹法和分离变量法对矩形薄板的自由振动进行理论分析,得到其固有频率及振型的近似解.根据Bessel方程及Bessel函数的性质,求解圆环薄板的自由振动.采用MATLAB软件对求得的解析结果进行仿真,仿真结果与实际振动情况相符合.     

大力测量技术的新进展--附着式超轻型大力传感器

大力传感器是现代重型装备的高科技电子信息器件。文章围绕重型大力传感器的微型化问题论述了重型装备大力测量的意义、特征及发展，讨论了大力分流测量的物理模型，介绍了作者发明的超轻型附着式大力传感器及其工程应用。     

基于弹性体模态振型分析的六维力传感器滤波器设计方案

六维力传感器可以测量空间内各个方向力和力矩的信息量,在机器人反馈控制中具有极其重要的作用。由于机械结构和外部干扰的限制,传感器输出的电信号含有很多高频杂质信号。通过传感器模态振型分析和以传感器幅频特性的验证方法而确定低通滤波器的频带选取方案,并研究和设计出相应的低通滤波器,以滤除不需要的杂质信号和高频信号,可以使传感器输出更加精确、稳定。     

A novel fully-integrated miniature six-axis force/torque sensor

This paper presents a new designed miniature six DOF （degree of freedom） force/torque sensor. This sensor is fully integrated with a micro DSP （digital signal processor）, so all the signal conditioning, A/D, decoupling, digital-signals serial output are performed in the sensor. Some experimental results are presented to demonstrate the capability of the proposed design. Finally, a neural network was used for decoupling the interacting signals, compared with the conventional method using the inverse matrix, this new method is more accurate.     

双层预紧式六维力传感器动态性能的理论与实验研究

对一种新型的双层预紧式六维力传感器进行了动态性能理论分析与实验研究。首先介绍了双层预紧式六维力传感器的结构特点。建立了该传感器的振动系统简化模型,基于螺旋理论和多自由度系统振动学推导了系统的运动微分方程。经过对运动微分方程进行求解,得到了传感器的各阶固有频率。最后采用阶跃响应法对传感器样机进行动态性能实验研究,经过快速傅里叶变换得到了传感器的频率响应曲线。实验结果与理论计算结果一致,从而验证了理论推导的正确性。研究结果表明,双层预紧式六维力传感器的动态性能较好,能够满足一般工业生产中对六维力测量的要求。     

基于薄板理论的六维力传感器E型膜横向扭转振动分析

六维力传感器动态解耦的关键是对解耦矩阵c的求解,常见的方法是基于弹性力学理论对传感器的弹性结构建立力学模型,通过对弹性体动态力学行为的研究,揭示动态耦合特征,求解解耦矩阵．本文以M,方向动载荷作用下传感器的上、下E型膜研究对象,基于弹性力学薄板振动理论,对非对称动载荷作用下的圆环形薄板的横向强迫振动问题提出了一种新颖的解决方法,求解出动态输出,并对结果进行数据处理,揭示了帆主方向弹性体的动态力学特性,为动态解耦提供了理论和数据基础．     

基于MEMS六轴传感器的上肢运动识别系统

设计并实现了一种基于MEMS六轴传感器的上肢运动识别系统.该系统通过1个MEMS六轴传感器对用户上肢运动的三维加速度和三维角速度进行实时采集并使用蓝牙发送到计算机中.通过计算机将采集到的数据进行加速度分解、滤波、周期判别、标准化等处理后,与特征数据库中的数据进行相关性分析,从而实现对特定动作的识别,并可对重复动作进行计数.以对哑铃动作采集数据为例,验证了该系统的有效性.     

力传感器动态标定装置的研究

文中提出一种力传感器的动态标定装置,用于动态加载情况下对力传感器进行动态标定.该装置以力矩电机作为动力源,通过滚珠丝杠传动和2级液压缸增大推力,实现了便携式和微动力条件下的大负荷加载输出.利用ANSYS有限元分析软件对所设计的结构进行了强度和刚度分析,结果表明所提出的机械结构是合理可行的.最后,对该装置计算机数据采集及控制系统作了初步的探讨.     

旋转叶片振动测量传感器的设计

叶片振动测量对汽轮机设计和安全监测非常重要，光纤传感器的出现为实时精确测量高速旋转叶片振动提供了可靠的保证，本研究描述了基于光纤传感技术的叶尖定时传感器的工作原理、设计及其性能。     

平板式压电四维力/力矩传感器的研究与开发

针对弹性体式多维腕力传感器存在的瓶颈矛盾,提出了一种新型平板式压电四维力/力矩传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,讨论了石英晶片组的选型和空间分布形式。推导出了传感器的数学模型,建立了传感器的有限元模型,并加工出了传感器实物。得到了传感器力/力矩输入与电压输出之间的关系曲线、电压灵敏度、电荷灵敏度、维间干扰等重要指标。结果表明:传感器结构简单合理、数学模型正确、加工工艺性好、线性度好、刚度高、固有频率大于30kHz、未使用退耦矩阵时的维间干扰小于3%。满足传感器的设计指标。     

二维力传感器动态补偿器设计

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性.     

基于CAN总线的集成化六维腕力传感器的设计

提出一种基于片上系统的嵌入式集成化六维腕力传感器设计方案 ,将传感器弹性体、信号处理电路、电源系统以及总线接口电路集成在一起 ,详述了传感器设计的结构和原理 ,给出了一种规格的集成化六维力传感器实验结果 ,并与国外同类产品进行了比较     

采用柔性铰链罗伯威尔结构的石英谐振式力传感器

介绍了一种采用柔性铰链构成的罗伯威尔结构和ＡＴ－切精密石英谐振器组成的石英谐振式力传感器。柔性铰链无间隙、无机械摩擦、充分体现材料的性能,传感器只由弹性体和谐振器两个部分组成,力的传递环节少,误差小可靠性高。通过调整柔性铰链的尺寸,可以得到不同量程的传感器。解决了整体式石英谐振式力传感器加工困难、成本高和组合式环节多、精度不高的缺点,为石英谐振式力传感器找到了一种较为合适的结构,使石英本身优良的性能得到发挥。研制了精度较高、成本较低、数字量输出的石英谐振式力传感器,并且给出了传感器的精度指标。