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六维力/力矩传感器静态解耦算法的研究与应用 被引量:25
1
作者 茅晨 宋爱国 +1 位作者 高翔 徐国政 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期205-210,共6页
维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为... 维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为例进行标定实验,用两种解耦算法对其进行解耦计算。实验结果证明基于耦合误差建模的静态解耦算法的有效性。 展开更多
关键词 维间耦合 维力/力矩传感器 耦合误差模型 静态解耦算法
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预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器 被引量:16
2
作者 赵磊 刘巍 巩岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2954-2962,共9页
针对六维力/力矩传感器测量量程受限问题,提出一种具有分载测量功能的预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器。首先,对比传统Stewart结构力/力矩传感器,阐述了预紧式六维力/力矩传感器的结构特点和测量原理。然后,完成了预紧式Stewart结... 针对六维力/力矩传感器测量量程受限问题,提出一种具有分载测量功能的预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器。首先,对比传统Stewart结构力/力矩传感器,阐述了预紧式六维力/力矩传感器的结构特点和测量原理。然后,完成了预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的结构设计。建立了传感器的有限元模型,对模型进行了模态分析,得到了传感器的前五阶固有频率和振型,并确定了传感器的工作带宽为0~204Hz。最后,研究了传感器的静态标定原理,并对传感器进行了静态标定实验,得到了传感器的标定实验解耦矩阵。实验结果表明,该预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的测力量程为0~3 000N,测力矩量程达0~300N.m,测量精度优于实际值的7.5%。传感器能够满足空间六维力/力矩的测量,具有量程大、解耦计算简单、安装调试方便等优点。 展开更多
关键词 Stewart并联结构 维力/力矩传感器 解耦矩阵
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基于Stewart平台的六维力/力矩传感器各向同性的解析研究 被引量:13
3
作者 赵克定 杨灏泉 +1 位作者 吴盛林 袁立鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期241-244,共4页
对基于 Stewart平台的六维力 /力矩传感器的雅可比矩阵进行了解析推导 ,用解析的方式求出它的奇异值。并对基于矩阵谱范数的条件数进行了研究 ,得到传感器的各向同性与其结构尺寸间的解析关系 。
关键词 维力/力矩传感器 雅可比矩阵 条件数 各向同性
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一种Stewart结构六维力/力矩传感器参数辨识研究 被引量:4
4
作者 王洪光 赵明扬 +2 位作者 房立金 张波 隋春平 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期548-553,共6页
介绍了一种大量程Stewart结构六维力/力矩传感器系统.建立了传感器力/力矩测量数学模型,构建了基于运动学逆解的优化目标函数.提出了一种新的参数标定法,称作分支轮换标定法.基于所研发的六维力/力矩传感器系统进行了实验研究,实验结果... 介绍了一种大量程Stewart结构六维力/力矩传感器系统.建立了传感器力/力矩测量数学模型,构建了基于运动学逆解的优化目标函数.提出了一种新的参数标定法,称作分支轮换标定法.基于所研发的六维力/力矩传感器系统进行了实验研究,实验结果表明分支轮换法可以有效地辨识出传感器的结构参数,提高了测量精度.该方法可用于类似结构的六维力/力矩传感器参数标定. 展开更多
关键词 STEWART平台 维力/力矩传感器 分支轮换标定法 参数辨识
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一种新型自解耦六维力/力矩传感器结构设计与优化 被引量:5
5
作者 熊雅晴 虞伟建 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第11期106-108,115,共4页
针对多维传感器广泛存在维间耦合效应,精度难以提高的问题,设计了一种具有自解耦特性的新型六维力/力矩传感器。采用有限元法对该传感器弹性体进行静力分析,研究了结构在不同工况下的应力应变分布。基于结构变形特点,对特征点位置和布... 针对多维传感器广泛存在维间耦合效应,精度难以提高的问题,设计了一种具有自解耦特性的新型六维力/力矩传感器。采用有限元法对该传感器弹性体进行静力分析,研究了结构在不同工况下的应力应变分布。基于结构变形特点,对特征点位置和布片组桥方式进行了优化。同时也对结构进行了维间耦合分析,验证了该新型传感器具有耦合效应低的优点,提高了传感器的精度,具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 结构设计与优化 有限元法 维间耦合
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超薄六维力/力矩传感器优化设计及其解耦 被引量:4
6
作者 梁桥康 王耀南 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期53-57,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 优化设计 维力/力矩传感器 非线性解耦 神经网络
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六维力/力矩传感器研究发展综述 被引量:4
7
作者 曹会彬 葛运建 +2 位作者 孙玉香 王耀雄 高理富 《测控技术》 2020年第5期15-20,58,共7页
六维力/力矩传感器是机器人实现柔顺化、智能化操作的关键传感设备,目前已广泛应用于工业机器人、康复医疗机器人、空间机器人等智能化装备。介绍了国内外六维力/力矩传感器弹性体结构的研究现状及发展趋势;详细论述了全方位机械过载保... 六维力/力矩传感器是机器人实现柔顺化、智能化操作的关键传感设备,目前已广泛应用于工业机器人、康复医疗机器人、空间机器人等智能化装备。介绍了国内外六维力/力矩传感器弹性体结构的研究现状及发展趋势;详细论述了全方位机械过载保护与动态性能两个方面的关键技术问题;分析了在常规环境和航空航天、深海等特殊环境的应用现状,着重阐述空间六维力/力矩传感器机械过载保护、温度补偿及容错关键技术问题和深海六维力/力矩传感器压力动态平衡、密封及防腐蚀等关键技术问题;并对六维力/力矩传感器的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 弹性体结构 过载保护 动态性能
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Y形横梁六维力/力矩传感器的应变分析 被引量:4
8
作者 左盟 陈伟球 +1 位作者 杨明 鲍荣浩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1-8,共8页
设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该... 设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该六维力/力矩传感器弹性横梁在各轴力/力矩载荷作用下的变形特征,基于铁木辛柯梁理论建立简化的力学模型,从而解析地得到各轴力/力矩载荷作用下弹性横梁中应变的显式表达式,与有限元模拟进行对比。结果表明:解析模型给出的预测结果与有限元数值解基本吻合,说明了该解析模型的正确性和有效性,从而为Y形横梁六维力/力矩传感器的设计提供了高效、精确的解析手段。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 Y形横梁 应变分布 铁木辛柯梁理论
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基于十字梁结构的六维力/力矩传感器全方位机械过载保护研究
9
作者 董翔 马雪莉 +3 位作者 曹会彬 江曼 王大庆 孙玉香 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1184-1189,共6页
六维力/力矩传感器是空间机械臂智能化的核心关键部件,随航天器发射进入太空的过程中会面临剧烈的振动与冲击。缺乏过载保护的六维力/力矩传感器可能遭到破坏而失去测量能力。针对这一问题,以十字梁结构六维力/力矩传感器为研究对象,对... 六维力/力矩传感器是空间机械臂智能化的核心关键部件,随航天器发射进入太空的过程中会面临剧烈的振动与冲击。缺乏过载保护的六维力/力矩传感器可能遭到破坏而失去测量能力。针对这一问题,以十字梁结构六维力/力矩传感器为研究对象,对其受力变形特征进行理论和仿真分析,确定了各维力过载保护的原理。进而提出一种勾合式全方位机械过载保护机构,利用间隙限位实现对传感器全方位保护。间隙限位不仅能够保证传感器在过载时不被损坏,而且不会影响其正常的力测量功能。通过理论分析确定了间隙大小;并通过数值仿真验证了该结构的过载保护能力,结果表明该结构可以在不影响六维力/力矩传感器正常测量的情况下,可以分别在F_(x)/F_(y)、F_(z)、M_(x)/M_(y)、M_(z)方向提高20、20、13、20倍的过载能力。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 过载保护 间隙解析 有限元
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水下机器人手爪力感知系统研究 被引量:2
10
作者 邱联奎 雷建和 +2 位作者 宋全军 余永 葛运建 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1152-1156,共5页
提出了一种水下机器人手爪力感知系统的组成结构,该力感知系统由一个六维力/力矩传感器和三指夹持器指端的三个指力传感器组成,本文介绍了上述两种传感器的设计和标定,并对利用该手爪系统抓取物体进行了实际测试和分析,实验结果表明;所... 提出了一种水下机器人手爪力感知系统的组成结构,该力感知系统由一个六维力/力矩传感器和三指夹持器指端的三个指力传感器组成,本文介绍了上述两种传感器的设计和标定,并对利用该手爪系统抓取物体进行了实际测试和分析,实验结果表明;所设计的力感知系统能够实时地感知腕力和夹持力信息,可以满足机械手力控制的需要。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 指力传感器 水下机器人手爪
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基于Stewart构型的六维力/力矩传感器刚柔度性能研究 被引量:1
11
作者 张景柱 徐诚 郭凯 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第7期6-8,16,共4页
刚柔度是传感器的基本特性,是在工作空间中定量衡量其性能与结构参数间关系的重要指标。应用并联机器人机构学理论,对基于Stewart结构六维力传感器的性能指标进行理论推导,定义并分析了其刚度和柔度性能指标,为六维力传感器的优化设计... 刚柔度是传感器的基本特性,是在工作空间中定量衡量其性能与结构参数间关系的重要指标。应用并联机器人机构学理论,对基于Stewart结构六维力传感器的性能指标进行理论推导,定义并分析了其刚度和柔度性能指标,为六维力传感器的优化设计和工程应用提供理论基础。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 刚度 刚度椭球 柔度 柔度椭球
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一种新型电容式六维力/力矩传感器设计及解耦分析 被引量:1
12
作者 姚起宏 王奉阳 +1 位作者 黄伟 蒲明辉 《装备制造技术》 2022年第1期11-14,共4页
常用的应变式力传感器在测量电路时,由于比较复杂而需要额外增加A/D转化器才能完成,且力矩解耦困难。电容式力传感器具有结构简单、灵敏度高、动态性能好、能实现非接触式检测等优点。采用电容边缘效应可以提高电容式传感器的线性度。... 常用的应变式力传感器在测量电路时,由于比较复杂而需要额外增加A/D转化器才能完成,且力矩解耦困难。电容式力传感器具有结构简单、灵敏度高、动态性能好、能实现非接触式检测等优点。采用电容边缘效应可以提高电容式传感器的线性度。该研究结合变极距平行极板结构设计了一种新型的电容式六维力/力矩传感器。该传感器结构紧凑,具有双十字弹性梁结构。通过相对极板间对不同分量的力/力矩的差动关系进行解耦计算。通过有限元仿真分析验证了该结构解耦的可行性。 展开更多
关键词 电容式传感器 维力/力矩传感器 边缘效应 解耦 有限元分析
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Ground demonstration system based on in-orbit assembly oriented manipulator flexible force control 被引量:2
13
作者 乔冠宇 Gao Huibin +3 位作者 Peng Cheng Gu Yingying Xu Zhenbang Xu Boqian 《High Technology Letters》 EI CAS 2017年第3期271-278,共8页
To eliminate the load weight limit of carrier rockets and reduce the burden on support structures,in-orbit assembly is a key technology to make design of scattering a large diameter telescope into submirror modules,wh... To eliminate the load weight limit of carrier rockets and reduce the burden on support structures,in-orbit assembly is a key technology to make design of scattering a large diameter telescope into submirror modules,which requires smooth operation of assembly robots,and flexible force control technology is necessary. A ground demonstration system is presented for in-orbit assembly focusing on flexible force control. A six-dimensional force/torque sensor and its data acquisition system are used to compensate for gravity. For translation and rotation,an algorithm for flexible control is proposed. A ground transportation demonstration verifies accuracy and smoothness of flexible force control,and the transportation and assembly task is completed automatically. The proposed system is suitable for the development of in-orbit assembly robots. 展开更多
关键词 flexible force control gravity compensation ground demonstration system in-orbit assembly manipulator six-dimensional force/torque sensor
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Stewart型六维力传感器弹性体结构的设计 被引量:1
14
作者 陆永华 赵东标 吕霞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第7期796-799,共4页
对六维力/力矩传感器弹性体结构进行了分析;提出了基于Stewart平台的球铰接分体式弹性体的设计方案;根据力的叠加原理对传感器分别施加单轴力,分析得到最大受力杆;并利用Matlab软件分析计算系数转换矩阵,得到施加的力与六维力之间的转... 对六维力/力矩传感器弹性体结构进行了分析;提出了基于Stewart平台的球铰接分体式弹性体的设计方案;根据力的叠加原理对传感器分别施加单轴力,分析得到最大受力杆;并利用Matlab软件分析计算系数转换矩阵,得到施加的力与六维力之间的转换方程;调整上下平台夹角α、β及杆长L等参数,对传感器结构参数进行优化设计,得到设计数据表;为Stewart六维力传感器结构参数的选择及优化提供了参考依据。 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 STEWART平台 弹性体 优化设计
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多维加速度场下六维力传感器弹性体结构设计 被引量:2
15
作者 吴宝元 吴仲城 申飞 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期142-144,共3页
针对多维加速度场中六维力传感器惯性耦合效应特性及实际测试的需要,设计了一种三梁均布式弹性体结构的六维力/力矩传感器,对弹性体在多维加速度场下的力学行为进行了探讨,运用有限元(FEM)仿真分析了弹性体结构参数对传感器动态输出及... 针对多维加速度场中六维力传感器惯性耦合效应特性及实际测试的需要,设计了一种三梁均布式弹性体结构的六维力/力矩传感器,对弹性体在多维加速度场下的力学行为进行了探讨,运用有限元(FEM)仿真分析了弹性体结构参数对传感器动态输出及振型频率的影响,为多维加速度场下多维力传感器动态解耦和多目标的优化设计提供依据. 展开更多
关键词 维力/力矩传感器 惯性耦合 弹性体 动态输出 多维加速度场
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基于六维力控的智能动作系统设计
16
作者 王楠 叶敏 +1 位作者 贾守波 王鹏飞 《自动化与仪表》 2021年第12期38-42,共5页
飞机舱门机构是飞机的主要机构之一,舱门机构功能试验是飞机结构试验验证的重要一环。该文介绍了一种基于六维力/力矩传感器控制的智能动作系统,集成六轴工业机器人、力控传感器等关键部件,用于完成舱门耐久性试验。该套智能动作系统通... 飞机舱门机构是飞机的主要机构之一,舱门机构功能试验是飞机结构试验验证的重要一环。该文介绍了一种基于六维力/力矩传感器控制的智能动作系统,集成六轴工业机器人、力控传感器等关键部件,用于完成舱门耐久性试验。该套智能动作系统通过机器人的力控模块接口集成六维力/力矩传感器,并在此基础上设计实现了具备拖动示教以及机器人力-位混合控制作业的软件。采用力控及轨迹跟踪记录方法,实现了机器人拖动示教功能。通过对开关门过程中接触力及力矩的期望值跟踪控制,实现了机器人开关舱门柔顺控制及保护功能。通过飞机舱门开合耐久性试验的结果分析表明,该系统可有效缩短点位示教作业周期,提高机器人开关舱门柔顺性和可靠性。 展开更多
关键词 飞机舱门 维力/力矩传感器 拖动示教 力-位混合控制
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机器人手指尖六维力/力矩传感器的研制 被引量:2
17
作者 高晓辉 刘宏 +1 位作者 蔡鹤皋 姜力 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第3期67-69,95,共4页
提出一种机器人手指尖六维力 /力矩传感器 ,并对其弹性体结构进行详细论述 ;分析应变量与测量量的对应关系 ;采用现代设计手段对弹性体进行模态分析。并介绍了传感器放大处理电路 。
关键词 传感器 弹性体 应变 应力 机器人 模态分析 手指尖维力/力矩传感器
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电容式六维力与力矩传感器数据采集系统设计 被引量:4
18
作者 蒲明辉 艾振军 +2 位作者 尹飞 赵仁东 梁权 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第1期17-21,26,共6页
为实现电容式六维力与力矩传感器测量力与力矩信息的实时采集和显示,针对实验室自主研制的电容式六维力与力矩传感器开发了一套数据采集系统。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,电容信号经AD7147采集并转换为数字信号,转换结果经隔离型... 为实现电容式六维力与力矩传感器测量力与力矩信息的实时采集和显示,针对实验室自主研制的电容式六维力与力矩传感器开发了一套数据采集系统。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,电容信号经AD7147采集并转换为数字信号,转换结果经隔离型SPI通讯传输到主控芯片后,主控芯片通过基于Modbus协议的RS485通讯发送给上位机。上位机采用WinForm界面进行设计,能对数据进行进一步标定计算处理,并最终实现所测量力与力矩值的实时显示与保存。经过实验测试,采集系统的测量值和实际加载的力与力矩值的测量误差低于3%。该系统的采样精度高、开发成本低且上位机功能完善,为电容式六维力与力矩传感器的应用研究提供了重要的信息。 展开更多
关键词 电容式维力力矩传感器 数据采集 STM32 WINFORM
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一种装校设备的改进设计与研究 被引量:2
19
作者 谢志江 马伟 +1 位作者 倪卫 刘小波 《机械设计》 CSCD 北大核心 2012年第7期16-19,共4页
ORU装校设备是用于将光学元件安装在大型激光装置上的专用设备。针对因大型激光装置内部对操作人员来说是盲区所带来的干涉、碰撞等主要问题,提出在ORU装校设备上新增六维力和力矩传感器的改进设计方案,阐述构建思路,建立了动力学模型... ORU装校设备是用于将光学元件安装在大型激光装置上的专用设备。针对因大型激光装置内部对操作人员来说是盲区所带来的干涉、碰撞等主要问题,提出在ORU装校设备上新增六维力和力矩传感器的改进设计方案,阐述构建思路,建立了动力学模型并加以分析。在装校设备样机上进行干涉试验,得到力及位姿曲线,对改进设计方案进行验证。试验结果表明,ORU装校设备的改进设计方案是可行的,解决了样机中存在的主要问题,提高了装校设备的自动化程度,达到了柔性装校的目的。 展开更多
关键词 大型激光装置 维力力矩传感器 动力学模型 柔性装校
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空间主动隔振系统的脐带线刚度测试装置
20
作者 范涛 任维佳 李宗峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第7期1144-1148,共5页
空间站上的主动隔振系统是微重力试验的有效保障。作为帮助实现供电和数据通信功能的脐带线,是主动隔振平台主要的扰动传递路径。为了测试脐带线的刚度,并选出最优的脐带线设计方案,设计了一套脐带线刚度测试装置,介绍了其硬件结构设计... 空间站上的主动隔振系统是微重力试验的有效保障。作为帮助实现供电和数据通信功能的脐带线,是主动隔振平台主要的扰动传递路径。为了测试脐带线的刚度,并选出最优的脐带线设计方案,设计了一套脐带线刚度测试装置,介绍了其硬件结构设计、软件模型。该测试系统主要由六维组合平台、六维力和力矩传感器、控制器、Lab VIEW软件等组成。控制器驱动六维组合平台移动和转动,传感器采集力和力矩值,用Lab VIEW软件通信并存储数据,运用Matlab进行数据处理,得出脐带线6×6的刚度矩阵,从而对脐带线缆刚度的理论研究提供实验支持。 展开更多
关键词 脐带线 维组合平台 维力力矩传感器 控制器
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