一种差动压磁式扭矩传感器的研究与设计

为提高压磁式扭矩传感器的测试精度和灵敏度，设计了一种三磁极差动式压磁扭矩传感器。论述了这种传感器的工作原理并导出了其感应电压输出方程和电流灵敏度计算式。通过试验，分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙等对其输出特性的影响，也证明了这种传感器比传统交叉铁心压磁式扭矩传感器有更高的测试精度和灵敏度。     

压磁式测力传感器重复特性实验

为了研究坡莫合金压磁式测力传感器的重复特性,并比较不同频率下传感器特性的变化,在不同的预载荷、不同的测力范围,不同的励磁频率条件下对所设计的坡莫合金压磁传感器进行了重复性实验分析与研究.采用标准误差作为衡量传感器重复性的指标,由压力机配合测力环加载,通过交流电桥读取传感器的电感量.实验表明:最大载荷一定时,预载力的提高可以减小传感器的重复性误差,但当预载力增大到一定程度后,继续加载,传感器的重复性误差不再减小,基本保持不变;最大载荷的增大使传感器的重复性误差增大.     

压磁式测力传感器线性度和灵敏度实验研究

为了研究所设计的坡莫合金压磁式测力传感器的线性度和灵敏度特性,在不同预载荷、不同测力范围,不同励磁频率条件下对传感器进行了线性度和灵敏度实验分析与研究.传感器的线性度用工作曲线与实际工作曲线之间的最大偏差与满量程输出之比来表示.通过对升回程各节点输出值分别取均值对线性度进行标定.实验发现:传感器的线性度和灵敏度随预载的增加而提高,随最大载荷的增大而降低;励磁频率的降低使传感器的灵敏度得到提高;在相同的最大载荷作用下,励磁频率的降低可明显改善传感器的线性度.为了研究所设计的坡莫合金压磁式测力传感器的线性度和灵敏度特性,在不同预载荷、不同测力范围、不同励磁频率条件下对传感器进行了线性度和灵敏度实验分析与研究.传感器的线性度用工作曲线与实际工作曲线之间的最大偏差与满量程输出之比来表示.通过对升回程各节点输出值分别取均值对线性度进行标定.实验发现:传感器的线性度和灵敏度随预载的增加而提高,随最大载荷的增大而降低;励磁频率的降低使传感器的灵敏度得到提高;在相同的最大载荷作用下,励磁频率的降低可明显改善传感器的线性度.     

孔辐式传感器研究

淡了能对提升机制动系统进行有效的在线监测与故障诊断,用测力传感器对制动器蝶形一的弹簧力进行在线动态监测是一非常有效的方法。为此需研制特殊传感器以满足特殊要求。经分析新结构的低高度孔辐式测力传感器可以满足现场测试的要求。因此通过用解析、有限无、实验等方法对孔辐式测力传感器进行了设计、分析和验证,得出孔辐式测力传感器的性能可靠,能够用于提升机制动系统内进行动态监测。     

三磁极L形附加式压磁应力传感器的研究

为提高压磁式应力传感器的测量精度,扩大其应用范围,设计了一种三磁极L形附加式压磁应力传感器。论述了该传感器的结构与工作原理,对如何建立所测应力与传感器输出信号间的数学模型进行了分析和研究,通过双向应力和纯剪切应力状态下的实测试验,论证了该传感器的可行性。实测结果也表明,这种传感器不仅结构简单,测量应力方便快捷,而且具有较高的测试精度和灵敏度,能够满足一般工程应用要求。     

一种水下灵巧手指端力传感器的研究

采用水压力补偿技术，设计了基于圆筒式测力结构的水下灵巧手指端力传感器，分析了其工作原理。采用有限元法计算了圆筒式测力结构的应变分布，验证该结构的合理性，由此推导出测量原理方程。采用有限元法对模型进行模态分析，确定了传感器的工作带宽。在陆上对传感器进行标定实验，根据实验数据计算出标定矩阵。性能测试结果显示，在陆上和浅水环境中测量结果一致，验证了该传感器在陆上标定是可行的。该传感器可用于水下，且测试精度满足目前水下灵巧手研究的要求。     

一种新型的磁敏传感器

利用铁基纳米微晶材料的磁敏特性和LC反馈式振荡器的特性,设计制作了一种新型的磁敏传感器,并对其性能进行了测试,实验结果表明,该传感器具有良好的性能,可用作弱磁场探测、磁敏开关等.     

附着式测力传感器在大型轧机轧制力监测中的应用

介绍了附着式测力传感器的结构、原理及实际应用,并从实用性、经济性及可操作性的角度对其进行了阐述.最后又结合轧机工况监测系统,使用附着式测力传感器对轧制力进行在线监测,证明具有较好的使用效果.     

一种新的车床静刚度测定系统

一、系统结构及其测试装置 车床静刚度测量系统的结构框图如图1所示。图中的工艺系统指的是图2上的头架、刀架和尾架。测试装置主要由加力装置、测力顶尖和非接触式位移传感器三部分组成。加力装置是由一个刚度很大的弓形架3,上面装有加力螺钉1、测力环4、百分表2组成。它是连续加Fy力的装置,加Fy力大小由百分表读出。 测力顶尖是在普通顶尖两侧面贴上电阻应变片作为敏感元件,用应变片组成电桥,分别把作用在头架、尾架和刀架上的Fy力变成电信号。非接触位移传感器采用西安电表厂生产的WFC-Ⅲ测振仪(下同),把作用在工艺系统上的Fy力所产生…     

磁隙式爬壁机器人的研制

大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。     

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器是一种十分优越的测力传感器,具有测力接触面大、承载能力强、量程大、测力信息丰富等优点,可被广泛应用在航空机器人、航空航天技术及宇宙空间器的对接试验、风洞试验等场合。根据以上特点,阐述Stewart机构的六维力/力矩传感器的测力原理,分析传感器的受力变形,零部件设计尺寸和理论尺寸的制造误差及安装误差对其测力精度的影响,并对其结构参数进行优化设计。提出一种标定方法,研究其标定算法。对自主研制的Stewart六维力/力矩传感器进行标定试验,得出该传感器的标定矩阵。研究结果表明,用标定矩阵代替传感器理论影响系数矩阵参与6个单向力传感器输出信号的耦合,能够有效地提高该传感器的测力精度。     

新型预紧式六维力传感器及其位姿误差分析

为了获得综合性能指标优良的六维力传感器,本文提出一种新型的基于Stewart平台的预紧式六维力传感器结构,并对其进行了位姿误差分析。首先以经典Stewart平台六维力传感器为比较对象,描述了此预紧式六维力传感器的结构特点;而后综合利用影响系数法和矢量法建立其位姿误差模型,进而定义位姿误差灵敏度指标并据此绘制误差灵敏度直方图以分析不同误差因素对传感器位姿误差的影响情况;最后研制出传感器样机并完成标定实验,实验结果表明该传感器测力精度在1%以内。所研究内容对六维力传感器的设计制造和实验标定具有理论指导意义。     

基于磁致伸缩逆效应的超磁致伸缩力传感器

磁致伸缩逆效应是稀土超磁致伸缩材料的一个重要应用特性,应用磁致伸缩逆效应可以制作超磁致伸缩力传感器。但由于缺乏相应的设计理论分析,从而制约了其发展。在分析了磁致伸缩逆效应的基础上,给出了超磁致伸缩力传感器的设计原理,设计了超磁致伸缩力传感器的结构,并采用数值计算方法对其磁场进行了计算。计算结果与实验结果的比较表明:二者符合较好,设计的超磁致伸缩力传感器方案是可行的,对其今后进行深入应用研究和优化设计具有重要意义。     

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

超磁致伸缩材料具有相对磁导率高、磁机转换率高等优良特性,对于传感器装置是一种很好的材料.文中基于维拉里效应原理完成了超磁致伸缩力传感器的设计,并利用有限元分析方法验证了所设计传感器磁场分布的合理性.提出了基于电感测童力传感器输出特性的方法,并进行了实验,确定了该传感器的灵敏度最高状态的最佳偏置磁场强度;并测量了0～10(3)作用力下传感器的输出特性,实验结果表明该传感器输出特性良好,可用于高精度要求的场合.     

A novel parallel sensor with six rigid compliant limbs for measuring six- component force/torque

A novel parallel sensor with six rigid/compliant hybrid limbs and six standard force sensors is developed for measuring the six-component force/torque. The measuring theory and performances are studied. A prototype of the robot hybrid hands with the parallel sensor is developed. A prototype of the parallel sensor is built up and its merits and performances are analyzed. A statics equation among the forces of the standard force sensors and the whole external load and a stiffness model of the parallel sensor are established based on its equivalent parallel mechanism. The force/torque of the parallel sensor is measured under the given external load. The theoretical solutions of the statics model of the parallel sensor are obtained and verified by both the experimental measuring solutions of the prototype of the parallel sensor and the simulation solutions of a FE model.

     

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.     

基于Stewart构型的六维力/力矩传感器刚柔度性能研究

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.     

A fingertip force sensor for underwater dexterous hand

In order to safely grasp an unknown object and accurately perceive its position in the fingers, a finger-tip force sensor which can detect the force and position simultaneously was developed for the underwater dexterous hand. This paper introduced the finger-tip force sensor model which was built by a cylinder elastic body. The principle of force measuring was analyzed theoretically, which proved the reasonableness of the structure and the equation was inferred for measuring force. Because of nonlinear and coupling, a feedforward artificial neural network was employed to calibrate the sensor utilizing the data which were obtained from the tests. The characteristic tests of the sensor showed the maximum error was below 6% in force measurements and the maximum position error was Φ1.6 mm. Then, the application experiments were carried out and the results showed the finger system can track the expectation of force trajectory, which indicated measurement accuracy of the sensor met the demands of research on the underwater dexterous hand. What’s more, the sensor structure can compensate the effect of water pressure. So the sensor can be integrated into the finger of the underwater manipulator and used under the water.     

多维力/力矩传感器静态解耦的研究

多维力 /力矩传感器的静态耦合是影响其测量精度的主要因素之一。在研究基于最小二乘理论的多维力传感器静态线性解耦方法的同时 ,提出了一种基于 BP神经网络的静态非线性解耦方法。以 HIT灵巧手的微型五维指尖力 /力矩传感器为对象进行了实验 ,结果表明 ,基于神经网络的非线性解耦方法可以明显地提高传感器的测量精度     

基于ADAMS的腕力传感器动态性能分析

腕力传感器是智能机器人中最重要的传感器之一,作为反馈控制系统中的检测元件,要能迅速反映力和力矩的变化,应具有良好的动态特性。利用机械系统动力学软件ADAMS对一种新型的并联六维腕力传感器的弹性体进行瞬态动力学分析,得到了它的动态响应曲线,由此计算出传感器的动态性能指标,为此类传感器的进一步研究提供了一种新的途径和方法。