指尖三維力傳感器與仿生觸須傳感器的研究.pdf

1、空間艙內(nèi)負(fù)責(zé)空間站精密作業(yè)除了需要多自由度的機(jī)械臂外，還需要設(shè)計五個高仿人程度的靈巧手指。布置在靈巧機(jī)械手每個手指指尖處與指間關(guān)節(jié)處的三維指尖力傳感器則實(shí)現(xiàn)上述功能，輔助靈巧機(jī)械手進(jìn)行操作過程中的力柔順控制，保證空間作業(yè)順利進(jìn)行。
　　本課題根據(jù)應(yīng)用背景與技術(shù)指標(biāo)，并在本實(shí)驗(yàn)室多年研究多維力傳感器的理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的彈性體結(jié)構(gòu)，即傳統(tǒng)的十字橫梁結(jié)構(gòu)結(jié)合中心直梁結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)尺寸要求設(shè)計了底座與頂蓋。
　　借助

2、于有限元分析工具ANSYS對傳感器的彈性體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，通過仿真分析優(yōu)化彈性體的結(jié)構(gòu)尺寸，并確定彈性體結(jié)構(gòu)與配件的尺寸參數(shù)與應(yīng)變片最佳粘貼位置。
　　根據(jù)測量要求設(shè)計測量各方向力的應(yīng)變橋路，將作用力變換成信號電壓。因?yàn)闃蚵返妮敵鍪治⑷?，需要對輸出信號進(jìn)行放大和濾波，以收集穩(wěn)定的電壓信號。將放大后的信號通過NET2801構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集電路發(fā)送至上位機(jī)，數(shù)據(jù)采集軟件則用于執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與實(shí)時顯示。
　　為提高傳感器的特性

3、與精度，設(shè)計了針對小型傳感器的標(biāo)定設(shè)備，通過此裝置對傳感器采取加載標(biāo)準(zhǔn)砝碼的方式進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。
　　詳細(xì)地討論了兩種解耦方法:基于維間耦合誤差和分段二階擬合建模的解耦算法與基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)非線性解耦方法，并且針對標(biāo)定數(shù)據(jù)比較了兩種算法的解耦精度，結(jié)果表明，算法1解耦精度達(dá)到2.101％，算法2解耦精度達(dá)到1.235％，所設(shè)計的指尖力傳感器與技術(shù)指標(biāo)要求相符合，且算法2比算法1的去耦精度更高。
　　然后，根據(jù)得到的解耦系