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機械解耦并聯多維力傳感器設計

2020-08-27 15:57:58

多維力傳感器可以用于檢測空間的力信息,在風洞試驗、機器人裝配、起落架載荷測試、航天器對接等領域具有重要的應用價值。

本文提出了兩種機械解耦的并聯三維力傳感器的新構型,分別建立了其測量模型,并對兩種并聯三維力傳感器進行了具體的結構設計,基于有限元軟件對兩種并聯三維力傳感器進行了力學分析,末了搭建了機械解耦并聯三維力傳感器的標定實驗系統并開展了標定研究。

主要內容如下:基于鋼球的轉動原理提出了兩種機械解耦的并聯三維力傳感器的新構型,推導了理想情況兩種機械解耦并聯三維力傳感器的靜力映射關系;分析了測量分支中鋼球的轉動測量原理,進而推導了考慮轉動摩阻的機械解耦并聯三維力傳感器測量模型;推導了同時考慮傳感器預緊力和轉動摩阻的機械解耦并聯三維力傳感器概括測量模型。

其次,分析了并聯三維力傳感器的測量性能,基于提出的兩種機械解耦的并聯三維力傳感器的新構型,對其進行了詳細的結構設計,同時設計了兩種機械解耦并聯多維力傳感器通用的靜態標定加載裝置,并進行了關鍵零部件的強度校核;應用有限元軟件對兩種機械解耦并聯三維力傳感器進行了虛擬標定和模態分析。

多維力傳感器

從這當中開展了多維力/力矩傳感器聚氨酯彈性體的設計方案,對于傳感器微型化的盡量,論述了二種微型化的傳感器聚氨酯彈性體(厚壁圓柱型聚氨酯彈性體和全平面圖設計型聚氨酯彈性體)的構造方式  和校驗能力側量重要途徑。

多維力傳感器應用領域:

本產品廣泛應用于遙控機器人,機器人手術,機械手臂研究,手指力研究,精密裝配,自動磨削、輪廓跟蹤、雙手協調、零力示教等作業中,在航空、航天及機械加工,汽車等行業中有廣泛的應用。

多維力傳感器特點:

一、傳感器彈性體采用專利結構,靈敏度高、剛性好、維間耦合小、有機械過載保護功能。

二、概括解耦橋路信號概括為三維空間的六個重量,可直接用于力控制。

三、采用標準串口和并口輸入輸出。

四、產品既可與控制計算機組成兩級計算機系統,也可聯接終端,組成獨立的測試裝置。


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