一種新型六維腕力傳感器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本論文提出了一種新型的并聯(lián)六維腕力傳感器，它能很好的解決傳統(tǒng)力傳感器中存在的剛度和靈敏度之間相互矛盾的問(wèn)題。該傳感器采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)在六根彈性連桿上安裝附加彈性元件的方法，來(lái)達(dá)到放大彈性連桿的應(yīng)變的目的。在附加彈性元件的變形筋上貼應(yīng)變片，從而通過(guò)測(cè)量附加彈性元件變形筋上的受力來(lái)達(dá)到測(cè)量彈性連桿上的力的目的，這樣可以大幅度提高檢測(cè)的靈敏度。而不必為提高靈敏度在彈性連桿上串聯(lián)變形環(huán)節(jié)，所以保證了該傳感器有很大的剛度。 本文首先

2、對(duì)并聯(lián)力傳感器的力變換原理進(jìn)行了分析，為并聯(lián)力傳感器的設(shè)計(jì)提供基本的理論依據(jù)。然后利用并聯(lián)傳感器的空間力傳遞關(guān)系，直接推導(dǎo)出感測(cè)力的六維雅可比矩陣，并將六維力雅可比矩陣用具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)解析表達(dá)。利用ADAMS仿真，驗(yàn)證了理論分析的正確性。 依據(jù)力雅可比矩陣條件數(shù)最小原則，推導(dǎo)出雅可比矩陣條件數(shù)與傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的解析關(guān)系。并依此設(shè)計(jì)出傳感器的基本結(jié)構(gòu)。 對(duì)附加彈性元件的應(yīng)變放大原理進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了應(yīng)變放大倍數(shù)與附加彈性

3、元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)的解析關(guān)系，找出了影響附加彈性元件應(yīng)變放大倍數(shù)的因素，為對(duì)附加彈性元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。 以附加彈性元件的應(yīng)變放大理論為依據(jù)，利用有限元法對(duì)附加彈性元件進(jìn)行了有限元分析，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)附加彈性元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了附加彈性元件的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)傳感器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，通過(guò)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)得到了傳感器的基本動(dòng)態(tài)性能參數(shù)。 對(duì)傳感器系統(tǒng)進(jìn)