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并联结构六维力传感器设计及静态标定

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并联结构六维力传感器设计及静态标定

六维力传感器是一种能够测量三维空间力大小和力矩的力传感器。研究人员通过不断探索研究出了并联结构形式的六维力传感器,它能够实现六个连杆测量力与被测平台上所受的空间外力的直接转化,因其结构积累误差小,测量效果好等优点在机器人,医疗等领域得到较好的应用,本文根据实际工作需要设计一种并联结构六维力传感器,对传感器的结构布局和整体设计过程中面对的一些关键词问题做出分析,具体内容如下:
 
各项相同评价指标是六维力传感器的结构设计及性能优劣评价标准,对目前所采用过的各项相同性评价指标做了详细的分析与比较,为并联结构六维力传感器的优化设计及特性优劣评价提供理论依据。
 
对并联结构六维力传感器的结构模型做了初步分析,根据螺旋理论构建出并联机构空间模型,分析平台在外力作用下,作用力与连杆受力之间力学关系,建立结构参数化模型,并对该结构的作用力与连杆受力的力学关系进行了推导,得到基于结构参数的力推可比矩阵条件数的表达解析式。
对传感器进行整体设计,分析了解偶约束条件,力和力矩各向同性等条件下的结构参数,用数值方法分析了基于矩阵条件数最优值下的结构参数,得出结构最优时的参数范围,分析了测量支杆薄片厚度,柔性柔度,贴片桥路设计等关键问题,完成了传感器的模型设计。
 
 
对所设计的并联结构六维力传感器样机进行了静态标定试验分析,根据六维力传感器的标定原理设计了标定装置,采用砝码逐级加载的方式加载标定,对六个测量分支标定校核,对六维力传感器六维度力,力矩静态标定,通过标定数据分析得出所设计六维力的标定矩阵和误差矩阵。