并联式六维加速度传感器结构参数的二次开发

推导了并联式六维加速度传感器的基频、灵敏度的解析表达式.研究发现,基频与质量块的质量、压电陶瓷的厚度和直径有关,灵敏度与质量块的质量和边长有关.以这两项性能为指标,结合正交试验法和粒子群算法对上述参数进行优化.结果显示,最优性能下,质量块的质量、边长分别为0.7 kg,55 mm,压电陶瓷的厚度、直径分别为1.5,10...     

并联式六维加速度传感器灵敏度特性

基于一种新提出的并联式六维加速度传感器结构,从系统的正向动力学方程出发,构建了其灵敏度的数学模型,推导出灵敏度与结构参数间的映射关系.基于ADAMS软件对传感器进行参数化建模,并以灵敏度为优化目标,将仿真数值与理论计算的结果进行对比,验证了数学模型的正确性.结果表明:线加速度灵敏度主要受质量块的质量影响,角加速度灵敏度同时受质量块质量和边长影响,而外壳尺寸与灵敏度无关,且在空间三个正交方向的线加速度灵敏度和角加速度灵敏度均满足各向同性.     

一种新型六维加速度传感器原理研究

为克服现有六维加速度传感器的不足,提出并研究了一种单惯性质量块的压电式六维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,推导了其数学模型,运用ANSYS有限元软件对传感器的灵敏度、维间耦合度、固有频率等特性进行了仿真研究。研究结果表明：该六维加速度传感器能够实现6维加速度的传感;各维间的耦合属于线性耦合,可通过简单的矩阵运算予以完全解耦;固有频率有望比现有3维线加速传感器或3维角加速度传感器提高3倍以上。     

多维加速度场中六维力传感器惯性耦合特性研究

六维力传感器的特殊结构决定了各维间耦合存在的必然性,在多维加速度场六维力测试环境中,传感器惯性质量分布又加重了耦合的程度。本文针对多维加速度场中六维力传感器惯性耦合效应,建立传感器力学解析模型和弹性体的应力—应变关系,采用有限元方法(FEM)仿真,分析了多维加速度场中惯性力学特点与耦合效应本质特征,为加速度场中六维力传感器主动设计和惯性耦合补偿提供理论参考依据。     

并联式六维加速度感知机构的最大工作频率

工作频率是加速度感知机构性能的重要衡量指标之一。由于多输入多输出量之间的强非线性耦合,并联式六维加速度感知机构的最大工作频率目前尚未确定。首先,以12-4构型的并联式六维加速度感知机构为例,基于第二类Lagrange方程建立了系统的基频模型,推导出质量矩阵、刚度矩阵的表达式。然后,利用Householder法和单步QR法求解了振型方程的特征值问题。接着,通过虚拟试验进行了算例验证,证明了上述模型的正确性。最后,基于影响感知机构基频的两个重要因素(质量块的质量和支链的刚度),利用线性拟合和线性包络理论,揭示了9-3、12-6和12-4三种构型的并联式六维加速度感知机构的基频与最大工作频率之间满足的线性映射关系。     

并联机构不同正解间无奇异转换问题探讨

并联机构的正解具有多解性,以一种平面三自由度并联机构为例,研究了不同正解之间的无奇异连接路径问题．结合Innocenti发现的第一条无奇异路径,采用基于奇异曲面的图形化方法分析了正解构型在工作空间中的分布．发现了两个正解间的多条类似路径,这些路径形成了连接两个正解位形的近似于螺旋状的管道空间．首次发现了在其它的正解之间也存在着这样的非奇异路径．这些结果表明并联机构的奇异曲面及正解分布异常复杂,如果两个正解对应的雅可比矩阵行列式值异号,则一定不存在无奇异路径;如果同号,则还要根据奇异曲面来定．两个正解构型间无奇异路径的判定还最终依赖于对奇异曲面更为清楚的描述．     

应变式二维加速度传感器的研究与仿真

轴承振动二维加速度信号对其状态监测和故障诊断具有重要研究意义。采用圆柱形等截面梁为弹性元件,结合二轴应变测试方法,提出了应用于轴承状态监测与故障诊断的应变式二维加速度传感器新结构。在建立应变式传感器振动加速度方程的基础上,分析了结构参数对传感器固有频率和灵敏度的影响,并利用有限元方法对传感器的动态响应性能和测量精度进行了数字仿真分析,获得了动态响应曲线和测量精度曲线。仿真结果表明:新型应变式二维加速度传感器具有良好的测量精度和低频特性,以及维间非耦合性、结构简单、成本低廉、易于加工装配等优点。     

并联式六维加速度传感器的故障自诊断、自修复算法

针对并联式六维加速度传感器的部分输出信号出现干扰失真时,系统解耦算法会完全失效的问题,提出了一种适用于多维传感器的故障自诊断、自修复算法。通过挖掘传感器弹性体拓扑构型中的变形协调条件,推导了系统的6个力协调方程,据此构造了正多边形结构的、关于过渡参量的理想协调闭链。通过分析协调闭链对力协调方程的约束关系,给出传感器故障的诊断组,建立了传感器故障自诊断、自修复算法。通过定义故障自修复率指标,对可修复工况进行统计计算,得到本算法能够实现的最高修复率为72. 62%。另外,当传感器支链故障概率小于22%时,样机试验结果表明:局部支链出现故障后,重构系统的综合解耦误差不超过0. 18%,验证了该方案的可行性。     

机器人六维力传感器静态标定研究

针对Stewart并联结构的机器人六维力传感器，设计了其静态标定装置，对静态标定系统的结构组成及标定步骤进行研究。以机器人手指用六维力传感器为例进行了试验，对试验结果的分析表明了该标定系统设计及标定方法的正确性及实用性。     

一种新型四维加速度传感器研究

针对高档数控机床动态振动特性的健康监测需要,提出并研究了一种单惯性质量块的压电式四维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,推导了其数学模型,运用ANSYS有限元软件对传感器的静态灵敏度、维间耦合和动态固有频率、维间耦合等特性进行了仿真研究。研究结果表明:该四维加速度传感器能够实现四维加速度的传感,线性度好、刚度高、理论固有频率大于25kHz,无静态维间耦合,低动态维间耦合,满足传感器的设计目标。     

并联预紧式六维力传感器动态力响应分析

提出一种并联预紧式双层结构六维力传感器,介绍了该传感器的结构特点和优点.并基于多自由度系统振动力学对该六维力传感器进行动态力响应分析.首先结合该传感器的结构特点对其进行静力学分析,在此基础上建立了传感器系统的振动力学模型;然后推导出系统的运动微分方程,通过求解运动微分方程,得到了系统在动态力作用下广义坐标的响应以及各分...     

六维力传感器发展中的几个问题

本文对六维力传感器性能进行了全面的分析和讨论，提出了今后研究方向，并对过载保护，动态性能的有关因素，以及弹性体结构形式的优劣首次提出了判据。     

Stewart六维力传感器优化设计

对Stewart六维力传感器进行了优化设计分析,在有限元分析的基础上,通过球头球窝结构、十字槽结构以及圆环内嵌十字梁结构等形式,增强了传感器整体的抗耦能力。同时,对优化前后的传感器进行了试验比对,在一维加载时,传感器的最大误差由3.28%减小到0.41%;在三维加载时,最大误差由4.76%减小到2.22%。从以上的数据可以看出:改进后的设计更加合理,提高了传感器的精度。     

机器人奇异位形控制方法的研究

本文针对机器人运动学反解的一般分析方法进行了介绍，并指出了各自的优缺点，最后指出了机器人奇异位形的研究热点。     

六维力传感器的结构设计分析

为了改善现有六维力传感器的动态性能，提出了一种新型的六维力传感器弹性体结构。建立了结构模型，并采用有限元方法进行了静力学分析以及模态分析，分析了该传感器弹性体在各工况下的应变分布特征；随后对弹性体的关键尺寸参数进行了详细的设计，基于响应面分析法对数值计算结果进行拟合，建立了各工况下响应值与弹性体关键尺寸的回归方程。分析结果表明，该传感器具有良好的动态性能，其一阶固有频率高达3196.3 Hz，各个力分量的灵敏度均有提高，其中x方向力的灵敏度提高了26.09%。通过实验验证了该设计方案的可行性，该传感器的研制为高速作业机器人用多维力传感器的发展奠定了基础。     

硅微电容式二维加速度传感器的加工与测试

设计了一种基于体硅加工技术的单敏感质量元差分电容式二维加速度传感器,并采用硅-玻璃静电键合、ICP工艺释放等技术完成了二维加速度传感器的加工。测试结果表明:该二维加速度传感器两个检测方向上的灵敏度基本一致,线性度较好,交叉干扰较小。X、Y方向的灵敏度分别为58.3 mV/gn、55.6 mV/gn;线性相关系数分别为0.9968、0.9961,交叉灵敏度分别为6.17%、7.82%。     

Stewart六维力传感器解耦算法优化

为满足六维力传感器的高刚度要求,使用固支约束代替铰约束。通过对传感器样机单维加载获得的标定数据进行处理,发现在使用求解标定矩阵或BP神经网络训练的方法时,分别存在维间耦合较大和多维加载误差极大的问题。对此提出一种新的思路,即在标定时同时进行单维加载和多维加载。之后使用上述两种方法进行解耦,对比发现,对新的方法,在使用BP神经网络的方法解耦时,将最大误差降低到了2.27%,证明该方法能够同时解决六维力传感器的维间耦合问题和多维加载问题。     

并联结构六维力传感器

本发明涉及力传感器设计制造领域,特别是涉及一种可实现部分解耦的并联结构六维力传感器。包括固定平台、测力平台、柱体、检测分支、固定平台水平设置、测力平台与固定平台呈平行状态设置;检测分支上设有应变片,检测分支的两端分别装有弹性球铰;检测分支设有两组,每组三个,其中一组检测分支呈垂直状态设置,另一组检测分支呈水平状态设置;呈垂直状态设置的检测分支两端分别通过弹性球铰与固定平台和测力平台连接;呈水平状态设置的检测分支置于测力平台上。具有如下优点:结构简单,加工方便,测量原理简便;可实现六维外力测量的部分解耦;便于应用,适用场合广泛。     

机器人用六维腕力传感器标定研究

本文在基于获得最高标定精度的基础上，推导出标定力的选取原则；同时提出了传感器相对干扰矩阵的新概念，在此基础上，建立了一套传感器标定的实验系统，并对笔者研制的六维腕力传感器进行了标定