Stewart型六维力传感器弹性体结构的设计

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。     

预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器

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...     

新型并联式六维力传感器及静态性能分析

针对传统并联式六维力传感在分支布局和测量性能上的不足,提出一种分支水平和竖直布置的新型并联式六维力传感器,并对六维力传感器静态性能进行研究。首先介绍了新型并联式六维力传感器的结构特点和测量原理,建立了该传感器的数学模型,基于螺旋理论推导出传感器所施加外力与测量分支轴向力之间的映射关系。推导出六维力传感器线性度和重复性指标,用于评价六维力传感器的静态性能。最后利用传感器样机实验数据验证了所推导性能指标的可能性和有效性。     

大量程柔性铰六维力传感器静态解耦的研究

为提高大量程六维力传感器的测量精度,提出了一种新型的六维力传感器非线性静态解耦方法,该方法结合混合递阶遗传算法和小波神经网络的优点,采用递阶遗传算法与最小二乘法分别对小波神经网络隐层结构参数以及输出层权值进行优化,再将优化后的小波神经网络模型用于六维力传感器非线性解耦.建立了基于混合递阶遗传算法和优化小波神经网络的六维力传感器非线性解耦模型,设计了基于混合递阶遗传算法的小波神经网络结构及参数优化算法,给出了六维力传感器非线性解耦的具体实现流程.以最新研制的6-UPUR大量程柔性铰六维力传感器为对象进行实验,结果表明,采用该方法六维力传感器的Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别为1.25％和2.59％,比采用BP和RBF神经网络方法的测量精度高.     

超静定并联式六维力传感器动力学

提出了一种新型的基于Stewart平台的超静定并联式六维力传感器结构,并对其进行了动力学理论分析和有限元仿真研究.描述了该传感器相对于经典Stewart平台六维力传感器所具有的结构特点;利用有限元法,采用位移协调和力平衡条件建立了传感器弹性动力学理论模型,依此模型进行数值分析,绘制了固有频率与各结构参数间变化关系曲线;并利用ANSYS软件建立了传感器有限元模型,进行了振动模态分析,得到其固有频率和振型.研究内容为深入开展六维力传感器的弹性动力学分析与综合及动态优化设计奠定了基础.     

Stewart平台式六维力测量装置研究与设计

利用Ｓｔｅｗａｒｔ平台结构特点,开发一种新型的六维力测量装置。根据Ｓｔｅｗａｒｔ平台的静力学关系,建立了六维力测量装置的数学模型。给出了Ｓｔｅｗａｒｔ平台所受的六维力和６个支承腿所受拉压力的关系,并进行了结构设计和测量系统设计。     

广义六维力传感器的特点及研究和应用状况

广义六维力传感器是指能够检测空间六维力(Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)的传感器,由于其测力信息丰富、测量精度高等特点,使得其在机器人技术、航空航天技术及宇宙空间器的对接试验上有着广泛的应用。Stewart广义六维力传感器因其承载能力强、误差不积累等优点,受到了国内外许多学者的关注和研究。该文就基于传感器的测力原理及结构形式,探讨各种类型传感器的特点,并总结了Stewart广义六维力传感器的研究和应用现状。     

大量程预紧式六维力传感器及静态标定研究

提出一种新型的基于6/3-3 Stewart结构的大量程预紧式六维力传感器,介绍了传感器的结构特点和测量原理.假设传感器为线性系统的情况下,研究超静定受力状态下的静态标定原理.并给出两种求解标定矩阵的标定方案.为了改善维问耦合和制造误差等因素带来的非线性影响,利用误差反传算法和径向基函数神经网络,研究传感器的非线性静态标定方法.最后对传感器样机进行静态标定实验,给出了4种标定方案的实验结果并进行比较.标定结果表明该六维力传感器具有较好的测试精度.4种方法有效地解决了预紧式传感器超静定受力而带来的标定难题.     

机器人基座六维力传感器重力补偿研究

机器人基座六维力传感器常受到安装精度和机器人重力影响而出现测量误差。为了解决这一问题,在利用 D-H 法建立机器人位姿模型的基础上,推导出基于最小二乘法的基座六维力传感器静态重力补偿算法。针对算法中需要采集大量机器人位姿数据的问题,采用正交实验法确定样本空间以减少位姿采集量。最后以六自由度协作机器人为例,利用 6 因素 5 水平的正交实验表获取机器人典型位姿,搭建数据采集平台,实现补偿算法所需数据的采集,求解该机器人的基座六维力传感器静态重力补偿矩阵。实验表明,该补偿算法能够有效得到基座六维力传感器测得的误差值。     

基于神经网络的多维力传感器静态解耦的研究

提出了基于人工神经网络进行多维力传感器静态解耦的方法。维间耦合是制约多维力传感器测量精度的主要因素，为克服传统线性解耦方法的局限性，利用BP神经网络的强非线性逼近能力研究了多维力传感器的非线性静态解耦。以研制的微型5维指尖力／力矩传感器为对象进行了解耦实验，结果表明，与基于最小二乘的线性解耦方法相比，提高了解耦精度。     

运动-力解耦的多维轮力传感器研究

介绍了一种具有运动-力解耦功能的多维车轮力传感器。基于车轮力传感器的特殊安装与实用环境的测量误差,在常规轮力传感器力-力维间解耦与测量的基础上,引入运动测量技术与校正方法,提出了一种联合的解耦方法,能够对运动场下传感器测量的旋转耦合误差和惯性耦合误差进行补偿,同时还兼顾初值误差校准,进一步提高了车轮力的测量精度和稳定性,即实现运动-力解耦。     

OPTIMAL DESIGN OF A 6－AXIS FORCE TRANSDUCER BASED ON STEWART PLATFORM RELATED TO SENSITIVITY ISOTROPY

The design method of a 6-axis force robot's transducer based on the Stewart platform is detailed. For this purpose, the sensitivity isotropy evaluation criteria of the transducer are defined, and by the aid of computer, the relationships between the criteria and the parameters of all the transducers based on the Stewart platform are investigated within the geometric model of the solution space, which can provide the theoretical background for the optimal construction design of the 6-axis force transducer related to the sensitivity isotropy.     

一种新型六维加速度传感器的结构设计与分析

基于Stewart平台,设计了一种新型的六维加速度传感器,进行了传感器结构设计和固有频率计算,分析了传感器的加速度量程和加速度测量的应力应变情况,为实际制造和应用提供了理论依据。     

并联结构六维力传感器性能分析与优化设计

基于螺旋理论和空间模型理论绘制了Stewart平台型六维力传感器的性能图谱,总结了结构参数对传感器各性能指标的影响规律;在此基础上对大型Stewart平台六维力传感器的结构进行了非线性单目标、多目标优化设计,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器的设计和优化提供了依据。     

多维车轮力传感器静态解耦的研究

传感器的静态耦合是制约多维车轮力传感器（WFT）测量精度的一个主要因素，WFT的耦合主要为线性耦合。针对标定WFT时不能施加单维力的情况，用迭代法实现了线性解耦。时WFT的耦合率矩阵进行了计算，并进行了耦合分析。对汽车道路试验数据进行了解耦，并与不解耦的结果进行了对比。结果表明：经线性解耦后，WFT的耦合误差基本被消除，测量精度得到了提高。     

基于正交实验的Spherical-cymbal换能器谐振频率优化

基于板壳振动理论建立了spherical-cymbal换能器谐振频率近似模型,为得到该换能器在约束条件下的最低谐振频率,采用正交实验法对其进行了优化设计,找出了各设计因素对spherical-cymbal换能器谐振频率影响的主次顺序,得到了约束条件下各设计因素的最佳水平。在各设计因素最佳水平综合搭配下,优化的spherical-cymbal换能器的谐振频率达到最小值19.004 k Hz,完全满足设计目标要求。对最优方案样品的一阶谐振频率进行了测试,实测谐振频率均值为19.27 kHz,相对误差1.4%,表明设计方案是正确合理的。     

基于SSA-ELM的双层十字梁结构光纤布拉格光栅传感器三维力解耦

针对三维力传感器维间耦合干扰严重的问题,以双层十字梁结构光纤布拉格光栅三维力传感器为研究对象,提出了基于麻雀搜索算法优化极限学习机(Sparrow Search Algorithm–Extreme Learning Machine,SSA-ELM)的解耦算法.首先,研究了光纤布拉格光栅的传感及测力原理,揭示该三维力传感...     

基于 SolidWorks Motion 的六自由度平台运动仿真

为了更直观地了解六自由度平台的运动规律,根据高等空间机构学理论,建立了六自由度平台位置反解数学模型,利用SolidWorks构建了六自由度平台的三维实体模型,然后使用Solid-Works Motion模块对平台进行了运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和机构设计的合理性,对后续的轨迹规划和结构优化具有重要参考价值。     

新型灵巧手指六维力传感器参数设计方法研究

研究机器人力传感器性能与其结构参数关系，对机器人力传感器结构参数的合理选择有重要意义。提出了一种以等平台Stewart机构为原形的新型机器人灵巧手指六维力传感器，基于对其位移刚度椭球和扭转刚度椭球的分析，分别定义了其位移刚度和扭转刚度各向同性性能指标，并以性能图谱的形式给出了性能指标与结构参数关系，为基于各向同性性能的灵巧手指六维力传感器的结构优化设计提供了理论依据。