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 六维力/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 六维力/力矩传感器 解耦矩阵

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六维力传感器静态标定系统误差分析 被引量：15

3

作者 付立悦 宋爱国 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期295-299,共5页

介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2. 48%,其余通道均在2%以下。加载力... 介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2. 48%,其余通道均在2%以下。加载力的方向偏差是六维力传感器标定系统误差的主要来源,标定时应该使用高精度的方向校准设备,减小力的加载误差。 展开更多

关键词 计量学 六维力传感器 误差模型 静态标定 满量程精度

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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

4

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 六维力/力矩传感器 雅可比矩阵 条件数 各向同性

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六维力传感器静态解耦方法 被引量：12

5

作者 肖汶斌 董文才 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第3期46-51,共6页

在系统分析六维力传感器线性解耦基本原理的基础上,依据各向同性指标比较分析了基于克拉默法则和最小二乘法线性解耦算法的优劣,建立了RBF神经网络非线性解耦模型。研究结果表明:与克拉默法则相比,最小二乘法得到的标定矩阵具有更优的... 在系统分析六维力传感器线性解耦基本原理的基础上,依据各向同性指标比较分析了基于克拉默法则和最小二乘法线性解耦算法的优劣,建立了RBF神经网络非线性解耦模型。研究结果表明:与克拉默法则相比,最小二乘法得到的标定矩阵具有更优的各向同性;以径向基神经网络逼近广义力向量和输出电压之间的函数关系可大大减小六维力传感器的线性误差和维间耦合,其总体误差低于1%FS。 展开更多

关键词 六维力传感器 各向同性 非线性解耦 RBF神经网络

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柔性并联六维力传感器力映射解析研究 被引量：9

6

作者 李立建 马爱霞 +2 位作者 姚建涛 徐音 赵永生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期30-38,共9页

针对由柔性铰链构成的柔性并联Stewart平台六维力传感器弹性体结构,提出一种可用于柔性一体式并联六维力传感器六维外力与各柔性测力分支拉/压力间的精确力映射解析建模方法。基于虚功原理和几何相容条件并根据柔性铰链空间形式的柔度矩... 针对由柔性铰链构成的柔性并联Stewart平台六维力传感器弹性体结构,提出一种可用于柔性一体式并联六维力传感器六维外力与各柔性测力分支拉/压力间的精确力映射解析建模方法。基于虚功原理和几何相容条件并根据柔性铰链空间形式的柔度矩阵,构建传感器柔性串联支路末端的柔度矩阵和传感器的整体刚度矩阵。推导得到六维外力与传感器柔性分支杆所受轴向拉/压力间的解析映射关系。通过具体算例和传感器的有限元模型,对上述理论推导过程进行仿真验证。结果表明:理论值与仿真值基本吻合,最大误差在7%以内,从而说明了所提出的力映射解析方法具有较高的求解精度,并为柔性并联六维力传感器的尺寸优化设计奠定了理论基础。 展开更多

关键词 六维力传感器 并联结构 柔度矩阵 刚度建模 力映射

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叶片磨抛机器人力/位混合控制的设计与实现 被引量：8

7

作者 王品章 田威 +2 位作者 曾致贤 张霖 李波 《航空制造技术》 2019年第11期83-89,96,共8页

为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过... 为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过C++开发上位机,采集磨抛过程中六维力传感器信息并进行Kalman滤波。通过示教确定机器人运动轨迹,对机器人运动轨迹与力传感器信息进行采集分析,确定基于力/位混合控制可以实现机器人运动轨迹的在线修正,为复杂曲面的叶片磨抛轨迹控制提供一种解决方案。 展开更多

关键词 六维力传感器 叶片磨抛 KALMAN滤波 力/位混合控制 轨迹修正

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基于六维力传感器的机器人本体碰撞点检测研究 被引量：4

8

作者 王志军 刘璐 李占贤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期395-401,410,共8页

针对皮肤力传感器对机器人碰撞点检测的不足,提出了一种利用六维力传感器进行机器人本体碰撞点检测的方法。该方法利用传感器采集数据进行自约束,无需依赖碰撞体表面几何信息,将空间碰撞外力矢量线投影到最优平面中进行初步求解,再代入... 针对皮肤力传感器对机器人碰撞点检测的不足,提出了一种利用六维力传感器进行机器人本体碰撞点检测的方法。该方法利用传感器采集数据进行自约束,无需依赖碰撞体表面几何信息,将空间碰撞外力矢量线投影到最优平面中进行初步求解,再代入原始方程进行碰撞点的求解;引入了误差因子,以保证计算结果的绝对误差最小;在数据预处理方面,提出了一种动态力补偿算法,以保证基座处六维力传感器在机器人运动过程无外力碰撞下的读数恒为零,当传感器的数值超过一定阈值后即可认为机器人与外界发生碰撞。对本文提出的算法进行了仿真实验,结果表明,动态力补偿算法的合力最大相对误差为4.8925%,碰撞点检测算法在实验距离最远598.61 mm处误差最大,为8.7119%。本文提出的动态力补偿算法的精度随碰撞点距离的增加没有明显变化,但在碰撞力一定时,随着碰撞距离的增加相对误差不断增大。 展开更多

关键词 六维力传感器 碰撞点检测 动态力补偿 碰撞感知

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机器人柔顺抓放技术与应用 被引量：4

9

作者 赵敏 钱堃 马旭东 《工业控制计算机》 2016年第3期74-76,共3页

工件的柔性放置是工业机器人在进行装配任务时需要解决的一个基本问题。进行了基于工业机器人与六维力传感器的装配抓放过程力控原型系统的设计与实现。采用导纳控制算法使原本只有位置控制能力的机器人同时具有位置与力两种控制能力,... 工件的柔性放置是工业机器人在进行装配任务时需要解决的一个基本问题。进行了基于工业机器人与六维力传感器的装配抓放过程力控原型系统的设计与实现。采用导纳控制算法使原本只有位置控制能力的机器人同时具有位置与力两种控制能力,使得机器人可以采用力位混合控制方式来完成特定的装配任务。文中给出典型的工件柔性放置作业实验。 展开更多

关键词 导纳控制 六维力传感器 工业机器人 柔顺放置

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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

10

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 六维力/力矩传感器 Y形横梁 应变分布 铁木辛柯梁理论

原文传递

水下机器人手爪力感知系统研究 被引量：2

11

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 六维力/力矩传感器 指力传感器 水下机器人手爪

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模块化机器人的惯性参数辨识研究 被引量：2

12

作者 黄用华 余跃庆 +1 位作者 苏丽颖 杨建新 《微计算机信息》 北大核心 2007年第01Z期266-268,共3页

提出了一种基于六维力/力矩传感器的模块化机器人惯性参数辨识的方法。首先,通过Newton-Euler方程建立模块化机器人的动力学方程,然后利用基座力旋量平衡原理建立辨识模型对动力学方程中的未知参数进行辨识,最后以德国AMTEC公司生产的Po... 提出了一种基于六维力/力矩传感器的模块化机器人惯性参数辨识的方法。首先,通过Newton-Euler方程建立模块化机器人的动力学方程,然后利用基座力旋量平衡原理建立辨识模型对动力学方程中的未知参数进行辨识,最后以德国AMTEC公司生产的PowerCube模块化机器人实体对这种方法进行了实验验证。 展开更多

关键词 模块化机器人 惯性参数 六维力 力矩传感器 辩识

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Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析 被引量：3

13

作者 陆永华 赵东标 +1 位作者 吕霞 李静 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期376-380,共5页

分析了六维力/力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分... 分析了六维力/力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分布点,经线性变化得到输出与载荷之间的传递矩阵,并求解出六维力大小;调整上下平台夹角α,β,半径R1,R2及杆长L等参数,对传感器结构参数进行设计,列出设计数据表为Stewart六维力传感器结构参数的设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 六维力传感器 STEWART平台 有限元方法 数值计算

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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

14

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 六维力/力矩传感器 惯性耦合 弹性体 动态输出 多维加速度场

原文传递

Stewart型六维力传感器弹性体结构的设计 被引量：1

15

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 六维力/力矩传感器 STEWART平台 弹性体 优化设计

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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 六维力/力矩传感器 拖动示教 力-位混合控制

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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

17

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 电容式六维力与力矩传感器 数据采集 STM32 WINFORM

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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

18

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 六维力/力矩传感器 过载保护 间隙解析 有限元

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基于CAN总线的集成化六维腕力传感器的设计 被引量：2

19

作者 申飞 吴仲城 葛运建 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第S1期108-110,共3页

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 。

关键词 集成化六维腕力传感器 片上系统 网络化接口

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用有限元法对腕力传感器弹性体的力学分析 被引量：7

20

作者 张洁 黄惟一 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第3期33-35,共3页

用有限元法对六维腕力传感器的弹性体进行分析,包括建立模型、划分网格以及单维力和力矩的加载求解;提取关键点处应变,由线性变换得到六路输出,并计算输出与载荷之间的关系(即传递矩阵)。最后通过对弹性体施加多维力和力矩对传递矩阵进... 用有限元法对六维腕力传感器的弹性体进行分析,包括建立模型、划分网格以及单维力和力矩的加载求解;提取关键点处应变,由线性变换得到六路输出,并计算输出与载荷之间的关系(即传递矩阵)。最后通过对弹性体施加多维力和力矩对传递矩阵进行了验证。 展开更多

关键词 六维腕力传感器 有限元法 弹性体 传递矩阵

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