Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、核電、造船、化工、國防等領(lǐng)域的大型構(gòu)件精確高效制造迫切需要巨型重載操作裝備。隨著對操作能力和操作性能要求的進(jìn)一步提高,要求巨型重載操作裝備具備順應(yīng)控制和多自由度協(xié)調(diào)控制的能力,而狀態(tài)測量與反饋作為精確運動控制的前提,成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。尤其是為了避免因約束沖突造成的載荷劇增或夾持失效,要求對工件變形所造成的位移具有力順應(yīng)性,因此研究極端環(huán)境下的六維大力測量及力反饋具有重要的意義。然而,目前對于100kN至100MN量級的大力只能

2、進(jìn)行單維測量,現(xiàn)有的六維力傳感器僅局限于小量程力值的測量。因此,解決大承載能力和多維力測量之間的矛盾,成為實現(xiàn)六維大力測量的關(guān)鍵。 本論文結(jié)合Stewart結(jié)構(gòu)力雅克比矩陣和大力并聯(lián)分載原理,提出了一種用于巨型重載操作裝備六維大力測量的新方法。在ANSYS環(huán)境下建立了Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的模型,并對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力分析,得到了傳感器六個測量桿的受力情況,與分載前的理論受力值進(jìn)行了比較,驗證了傳感器的分載效果。通過對傳

3、感器模型進(jìn)行模態(tài)、諧響應(yīng)等結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析,得到了傳感器的前六階振型和固有頻率,以及傳感器在X、Y、Z方向的諧位移情況。 論文完成了Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造裝配等工作。采用六對預(yù)緊螺栓和滑塊實現(xiàn)傳感器的多點局部預(yù)緊,保證了六個測量桿的預(yù)緊力相同;上下測量桿均采用螺紋聯(lián)接,使測量桿長度可調(diào),滿足了傳感器復(fù)雜工況的安裝要求;上下平臺與測量桿采用球頭與錐形孔聯(lián)接,保證了測量桿的二力桿性質(zhì);傳感器與機(jī)械手手臂之間采

4、用脹緊聯(lián)接套聯(lián)接,保證了大力并聯(lián)分載和力傳遞的效果。最后,在專用標(biāo)定加載裝置上對研制的Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器進(jìn)行了靜態(tài)標(biāo)定實驗,得到了傳感器的標(biāo)定曲線和實驗解耦矩陣。 通過靜力分析,可知所設(shè)計的傳感器具有良好的分載效果,驗證了六維大力并聯(lián)分載測量方法的可行性;動力學(xué)分析結(jié)果表明研制的傳感器動態(tài)特性良好,滿足傳感器固有頻率大于1000Hz的設(shè)計要求;靜態(tài)標(biāo)定實驗表明傳感器具有良好的測量精度。本論文的研究工作為巨型重載操作

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