《六維力傳感器的原理與設(shè)計》

1、案例：六維力傳感器的原理與設(shè)計案例：六維力傳感器的原理與設(shè)計每個力對應(yīng)一個矢量每個力對應(yīng)一個矢量既有大小又有方向既有大小又有方向單維力傳感器單維力傳感器: : 只有力大小已知只有力大小已知某些方面應(yīng)用時需要已知更多的信息某些方面應(yīng)用時需要已知更多的信息單維力傳感器：兩個力單維力傳感器：兩個力看起來都是看起來都是5N5N六維力六維力/ /力矩傳感器力矩傳感器六維力傳感器六維力傳感器三維空間：需要知道三維空間：需要知道每個軸上的力和力矩每個軸上的力和力矩六維力傳感器的結(jié)構(gòu)六維力傳感器的結(jié)構(gòu)3豎直支承六維力傳感器豎直支承六維力傳感器 4豎直支承六維力傳感器豎直支承六維力傳感器圓筒形六維力圓筒形六維力

2、傳感器傳感器雙環(huán)形六維力傳感器雙環(huán)形六維力傳感器十字叉式十字叉式 六維力六維力傳感器傳感器8豎直支承六維力傳感器豎直支承六維力傳感器6維力傳感器的結(jié)構(gòu)維力傳感器的結(jié)構(gòu)非徑向三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器非徑向三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器T型桿結(jié)構(gòu)六維力傳感器型桿結(jié)構(gòu)六維力傳感器 高等人發(fā)明的六維力傳感器高等人發(fā)明的六維力傳感器Stewart 力傳感器樣機力傳感器樣機Dwarakanath et al. 的的 六維力六維力/ /力矩傳感器力矩傳感器Nguyen et al.的的 六維力六維力/ /力矩傳感器力矩傳感器Ranganath et al. 的的 六維力六維力/ /力矩傳感器力矩傳感器KangKang的的

3、 六維力六維力/ /力矩傳感器力矩傳感器優(yōu)點優(yōu)點剛度大剛度大結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊承載能力大承載能力大無累積誤差無累積誤差精度高精度高反解簡單反解簡單傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的Stewart 力傳感器力傳感器缺點缺點傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的Stewart Stewart 力傳感器力傳感器關(guān)節(jié)摩擦力矩較大關(guān)節(jié)摩擦力矩較大易產(chǎn)生機械間隙和遲滯現(xiàn)象易產(chǎn)生機械間隙和遲滯現(xiàn)象很難使各預緊力一致很難使各預緊力一致傳統(tǒng)的采用球副傳統(tǒng)的采用球副預緊式傳感器的結(jié)構(gòu)分析預緊式傳感器的結(jié)構(gòu)分析大大降低了關(guān)節(jié)摩擦力矩的影響大大降低了關(guān)節(jié)摩擦力矩的影響減小了機械滯后現(xiàn)象減小了機械滯后現(xiàn)象修正后具有單一約束的球修正后具有單一約束的球副副預緊分支預緊分支

4、預緊螺母預緊螺母 有中間預緊分支的預緊式傳感器有中間預緊分支的預緊式傳感器上平臺上平臺彈性分支彈性分支預緊支路預緊支路下平臺下平臺雙層預緊式力傳感器雙層預緊式力傳感器中間預緊分支的結(jié)構(gòu)相對比較復雜中間預緊分支的結(jié)構(gòu)相對比較復雜施加預緊力比較困難施加預緊力比較困難具有具有7 7分支的雙層預緊式力傳感器分支的雙層預緊式力傳感器雙層預緊式力傳感器雙層預緊式力傳感器（1 1）測力平臺；（）測力平臺；（2 2） 預緊平臺；（預緊平臺；（3 3） 測量分支；（測量分支；（4 4）球窩；）球窩；（5 5）下平臺）下平臺; ; （6 6） 球窩；（球窩；（7 7）預緊螺栓；（）預緊螺栓；（8 8）基座）基座8

5、分支上下層預緊式力傳感器分支上下層預緊式力傳感器(1) (1) 測力平臺測力平臺; ; (2) (2) 預緊平臺預緊平臺; ; (3) (3) 測量分支測量分支; ; (4) (4) 球窩球窩; ;(5) (5) 預緊螺栓預緊螺栓; ;(6) (6) 基座基座8 8分支左右預緊式力傳感器分支左右預緊式力傳感器(1) (1) 測力平臺測力平臺; ; (2) (2) 左預緊平臺左預緊平臺; ; (3) (3) 測量分支測量分支; ;(4) (4) 右預緊平臺右預緊平臺; ;(5) (5) 預緊螺栓。預緊螺栓。實驗研究實驗研究 具有中間預緊分支的力傳感器樣機具有中間預緊分支的力傳感器樣機加載面加載面標準單維力傳感標準單維力傳感器器六維力傳感器的標定系統(tǒng)六維力傳感器的標定系統(tǒng) 單維力傳單維力傳感器感器數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)采集和處理軟件處理軟件六維力傳感六維力傳感器器載荷載荷導輪導輪測量誤差測量誤差力/力矩分量測量誤差測量誤差Fx0.2%Fy0.4%Fz1.3%Mx0.1%My1.1%Mz0.4%六維力六維力/ /力矩傳感器的應(yīng)用力矩傳感器的應(yīng)用機械臂的末端感應(yīng)器機械臂的末端感應(yīng)器觸覺觸覺微力的測量微力的測量 六維力六維力/ /力矩傳感器有著很廣泛的應(yīng)用，如機械裝配、力矩傳感器有著很廣泛的應(yīng)用，