六维力传感器

摘要： 六维力传感器在使用过程中,由于负载的连接方式、连接强度等一些因素会出现一个厂商无法在他们的生产过程中进行补偿的传感器的安装误差。针对这个传感器的安装误差,提出了一种能够有效计算该误差的方法。首先根据机器人及传感器、末端工具的连接结构进行分析,推导出传感器安装误差的计算方法,然后利用机器人进行多次测试,分析得到的数据并绘制曲线,与其他方法的结果进行比较,证实了该方法的可行性。在实际使用中,可以明显提高六维传感器的测量精度。

摘要： 随着六维力传感器与机器人的结合得到广泛应用,对六维力传感器信号采集的需求也随之增加,但现阶段对六维力传感器信号检测存在很大空白,且现有的检测方法精度不高且不稳定。针对此问题,设计了一种基于TCP/IP协议的六维力传感器信号采集系统。自主设计了基于Visual studio 2019平台下,C#语言编程的上位机数据分析处理软件,实现了低成本、高效率、人机交互性强的目的。该系统以数据采集卡为基础,首先完成对信号的低噪声放大处理及数据采集工作,实现信号的多通道采集,然后采用遵循TCP/IP协议的以太网通信方式,只需简单设置客户端和服务器端的IP和端口地址,即可通过上位机软件将采集到的数据信号以实时曲线的形式反馈给用户。该系统方便携带,经软件模拟仿真和对比实验,表明系统运行稳定可行、实时性高、操作简单。

摘要： 机器人基座六维力传感器常受到安装精度和机器人重力影响而出现测量误差。为了解决这一问题,在利用DH法建立机器人位姿模型的基础上,推导出基于最小二乘法的基座六维力传感器静态重力补偿算法。针对算法中需要采集大量机器人位姿数据的问题,采用正交实验法确定样本空间以减少位姿采集数量。最后以六自由度协作机器人为例,利用6因素5水平的正交实验表获取机器人典型位姿,搭建数据采集平台,实现补偿算法所需数据的采集,求解该机器人的基座六维力传感器静态重力补偿矩阵。实验表明,该补偿算法能够有效得到基座六维力传感器测得的误差值。

摘要： 多维力传感技术是工业智能化发展重要支撑技术之一。本文研制了一种中等量程的轮辐构型的电阻应变式六维力传感器,其量程为:切向力±300 N、法向力±600 N、力矩±25 N·m。传感器外圈和中心台通过4组特设的应变梁连接。每组应变梁包括一对处于两侧的“L”形梁及一根居中的扁平梁,能够从结构上降低维间耦合。进一步通过贴片及组桥方案设计从理论上消除了各方向间的耦合。静态标定结果表明,该传感器的维间耦合小于1%、测量精度不低于1‰、过载系数超过300%、非线性度低于0.3%。瞬态冲击法动态测试表明,该传感器具有较好的动态性能。本文将该六维力传感器用于机械臂抛光打磨过程的力学测量和反馈控制,取得了优异的效果,证实了传感器的可用性和优越性。该传感器将促进中国六维力测试技术发展、助力现代工业智能化进程。

摘要： 空间复合力测量是空间感知技术的重要发展方向之一。六维力传感器作为主要的空间复合力测量装置,被广泛应用于火箭发动机推力测试、航天器对接等领域。目前,轻量化已成为六维力传感器的主要研究方向之一,但由于其设计指标多且各项指标间存在相互制约,故采用理论推导、数值仿真及实验验证相结合的方法进行研究。首先,利用螺旋理论建立Stewart式六维力传感器在理想条件下的力映射模型,通过求解综合性能目标函数来确定其各向同性度理论最优时的结构参数。然后,利用ABAQUS有限元分析软件构建Stewart式六维力传感器仿真模型,并对其初始样机的质量、刚度、强度和灵敏度进行了详细分析;在此基础上,分析了上、下加载盘主要结构参数对传感器质量、刚度和强度的影响,进而对加载盘结构参数进行了优化并设计了一种具有正四面体特征的半球形减重结构,实现了传感器的轻量化设计。最后,对优化后Stewart式六维力传感器的性能进行了仿真分析和实验验证。结果表明,基于多目标参数优化结合数值仿真、实验验证可有效提高设计效率和降低设计成本;所设计的减重结构可有效改善Stewart式六维力传感器的质量分布和提高其质量利用率,优化后传感器的质量减小了17.65%且综合性能优异。研究结果可为六维力传感器的轻量化设计和综合性能优化提供参考。

摘要： 提出了一种新型电容式六维力传感器,理论分析垂直极板电容边缘效应原理和变极距型平行极板电容效应原理,设计了结合两种电容效应原理的新型电容式力传感器结构。进行静态标定实验获得实验数据,将获得的数据采用基于最小二乘法的线性解耦求得六维力传感器解耦矩阵。并根据求得的解耦矩阵对六维力传感器进行解耦计算,计算结果表明:传感器各维力/力矩F_(X)、F_(Y)、F_(Z)、M_(X)、M_(Y)、M_(Z)的Ⅰ类误差分别为0.19%、0.66%、0.10%、0.14%、0.39%、0.32%,Ⅱ类误差最大值为0.47%,即该传感器维间耦合小,可解耦。验证了该结构的可行性。

摘要： 针对传感器安装、封装过程产生的装配应力影响其性能的问题,以一种圆柱型多梁电阻应变式六维力传感器为例,通过有限元仿真和实际测量的方法分析其装配过程对多传感器的影响。研究发现:有销存在时,应从销附近的螺纹开始加载,并按照对角原则选择加载螺纹;充分考虑接触区域摩擦系数的影响,接触面摩擦系数大可能有利于减小装配应力;减小接触面的方式在一定程度上可减小装配应力的影响。

摘要： 近年来,随着我国航天航空、汽车工业、机器人应用等行业的快速发展,六维力传感器以其独特的优势,广泛应用于这些领域。但六维力传感器由于精度高、研究难,在设计和标校方面上受到诸多约束。该文首先介绍六维力传感器的特点及应用领域,然后提出正交并联式六维力传感器的工作原理,建立传感器的数学模型,最后对正交并联六维力传感器进行静态标定,有效减少传感器的实际测量误差。

摘要： 针对六维力传感器维间解耦困难、精度不高的问题,提出了一种基于十字梁优化的六维力传感器结构。采用有限元分析方法对优化前后的结构进行了静态力学分析,研究了优化前后的弹性体结构在单维力下弹性体结构的应力应变情况,并利用路径映射方法确定了各弹性梁的最大应变位置,并对结构进行维间耦合分析。同时,通过组桥电路设计对传感器进行进一步的解耦。通过仿真实验对比显示,在单维力作用下,优化后的十字梁弹性体的各维应力应变之间的维间耦合度较小。验证了该改进型的六维力弹性体结构具有耦合度低、精度高的优点,具有较好的应用前景。

摘要： 航空航天装配领域,利用安装在机器人末端的六维力传感器来感知外力是实现工业机器人柔顺装配的关键技术之一,而负载的存在会干扰对外力的感知.针对工业机器人末端负载的重力补偿,提出一种基于遗传算法的重力补偿优化算法.此方法以误差平方和最小为目标建立了最优解模型,利用遗传算法求解,最终可以在不使用测量仪器的情况下,估计力传感器安装偏角,提高重力补偿精度.同时设计了特定的机器人测量姿态来减少系统误差.试验表明,优化算法可以补偿任意角度的力传感器安装偏角,与补偿前相比,各方向最大重力补偿误差及平均重力补偿误差都有所减小.

摘要： 本文在介绍六维力传感器标定方法及原理的基础上,针对加速度场中的六维力测试系统建立了一套大量程六维力传感器静态标定的实验装置,并对所研制的气动力—惯性力复合离心试验中的六维力传感器进行了标定,标定结果满足实验测试精度要求.本标定方法和装置构思巧妙,具有结构简单、可操作性强,标定成本低廉等优点.

摘要： 维间耦合抑制是多维力传感器设计的核心问题.滑移结构中的间隙和不对称滑槽会使弹性体在滑移时与滑槽侧壁发生接触,使得弹性体的受力条件发生变化,引起维间耦合.本文分析了基于滑移结构的六维力传感器的解耦特性,通过有限元的方法验证解耦效果,分析了当弹性体与滑槽侧壁存在角度接触时产生的维间耦合,并抽象该接触模式下的弹性体为超静定结构进行力学分析,分析结果表明维间耦合误差随接触角度的增大而增加.

摘要： 将柔性铰链应用于大量程并联六维力传感器弹性体设计,设计了传感器各部分结构,基于有限元技术对整体结构进行了受力及其模态分析。将液压系统应用于大量程六维力标定加载系统,设计了加载系统整体机械结构和液压加载系统,研制出了大量程柔性铰并联六维力传感器实验样机及标定加载实验系统,为开展大量程柔性铰并联六维力传感器静、动态标定实验研究奠定了基础。

摘要： 六维力传感器处于加速度场中,其自身受到惯性载荷作用产生的力信号和被测试件产生的力信号混合在一起,传感器系统很难准确给出被测试件产生的受力(矩)情况。本文分析了六维力传感器每离心加速度场中工作的受力情况以及测量工作原理,给出其在加速度场进行力(矩)测量的解耦方法,在此基础上,开发了一套可应用于离心加速度试验的六维力传感器测量软件。

摘要： 应用螺旋理论建立了stewalt结构六维力传感器的静态数学模型，利用数学解析的方法。基于传感器各向同性的四个性能指标对传感器的性能进行了系统的分析，推导了传感器同时满足力、力矩各向同性时结构参数之间的解析关系，得到了四个各向同性度性能指标之间存在的制约关系，通过权衡各向同性的各个性能指标，得到了综合性能指标的最优值，并推导出当综合性能指标最优时结构参数之间的解析表达式，为Stcwart结构六维力传感器的结构设计提供了理论依据。

摘要： 接触点力控制是灵巧手操作过程中的特殊需求,也是制约多种高质量的灵巧操作实现的关键.本文给出了指端椭球表面时,基于六维力传感器的灵巧手接触点力分解和控制方法,实现了接触力的实时测量和控制,并在BH-3灵巧手上验证了该方法的正确性,从而为实时实现稳定、灵巧的抓持操作奠定了基础.

摘要： 本文对六维力传感器动态性能研究中的相关问题作些探讨,主要包括六维力传感器动态性能的标准问题、建立六维力传感器动态模型的理论和方法、传感器动态补偿器的设计与实现、实际实验结果和数据分析等部分,虽然本文讨论的问题是以六维力传感器作为研究对象,相信对其它种类传感器的研究也会有一定的借鉴作用.

摘要： 封严涂层刮削式试验台是测试评价航空发动机封严涂层材料特性的关键设备,其中刮削力的测量,是该试验台一个非常重要的测量数据,而影响刮削力采集结果的有两个主要因素,一是刀架装置的动态响应特性,二是力传感器自身的信号采集误差.采用有限元软件对刀架装置进行各种动态分析,评价刀架的动态响应,并对六维力传感器自身的采集性能进行了试验验证.

摘要： 本文提出了一种无维间耦合的测量六维力的新方法：采用气浮的方法将一个矩形六面体结构的浮板完全浮起，通过差压测量各组中反向共线、相对布置的气浮压腔内的压力来求取作用在浮板上的沿X、Y、Z坐标轴方向的外力和绕X、Y、Z坐标轴方向的外力矩。研制了一套气浮式无耦合六维力传感器，对理论研究的结果进行了实验验证，结果表明：本文提出的测力方法能测出作用在浮板上的三维窄间中任意力和力矩，测力时无耦合现象。

摘要： 在行走过程中，大腿假肢的受力非常复杂，其力学性能测试分析对于假肢设计、假肢性能的评估以及膝关节的设计具有重要的意义。植入式骨整合假肢由于没有接受腔，也就缺少了一个缓冲外界冲击载荷的一个重要环节，进而导致在临床试验中产生植入体弯曲和断裂的现象。因此，测试大腿截肢患者假肢膝关节与残肢之间的受力情况(六维)显得尤为重要。本研究设计了一种薄壁圆筒形六维腕力传感器，其主要由连接体和弹性体组成。连接体将与植入体的伸出端相连接,而弹性体由于本身是筒形，将能够方便的直接与假肢大腿腿竹相连，从而实现了传感器与假肢的连接。

摘要： 本发明涉及基于应用在基板(1；11)上的有机场效应晶体管(10)的力传感器。根据本发明，其中施加在晶体管上的机械力产生一个源-漏电压或者是源-漏极电流(ID)的改变，由此对于施加的力，所述改变能分别作为可测量变量(V测量，I测量)被检测。检测本发明也涉及使用这种类型的力传感器的薄膜基压力传感器，使用多个这种类型的力传感器的一维或二维位置传感器，以及使用多个这种类型的力传感器的指纹传感器。

摘要： 本发明涉及基于应用在基板(1；11)上的有机场效应晶体管(10)的力传感器。根据本发明，其中施加在晶体管上的机械力产生一个源－漏电压或者是源－漏极电流(ID)的改变，由此对于施加的力，所述改变能分别作为可测量变量(V测量，I测量)被检测。检测本发明也涉及使用这种类型的力传感器的薄膜基压力传感器，使用多个这种类型的力传感器的一维或二维位置传感器，以及使用多个这种类型的力传感器的指纹传感器。

摘要： 本实用新型公开了一种三维力与六维力复合传感器应变梁弹性体及复合传感器。包括设置为十字结构的应变梁弹性体本体，所述应变梁弹性体本体包括沿四个不同方向延伸的应变梁弹性体伸出段，在所述应变梁弹性体伸出段设置有第一镂空花孔和第二镂空花孔，所述第一镂空花孔的延伸方向和所述第二镂空花孔的延伸方向相互垂直设置。本实用新型能够解决现有三维力与六维力弹性体不能实现通用、不能更换拆解的问题。

摘要： 本发明公开了一种超薄六维力传感器及其测量三维力和三维力矩信息的方法，包括传力柱(1)外壁上连接有平行的上E型膜片，下E型膜片，上E型膜片上连接有上内环筒与上外环筒，构成上E型膜(4)，上外环筒上分布有安装螺孔作为加载环，上内环筒与上外环筒之间连接有间隔90°排布的薄矩形金属片；下E型膜片上连接有下内环筒与下外环筒，构成下E型膜(5)。传感器采用双E型膜片加四片薄矩形金属片为其力敏元件，在力敏元件上适当位置粘贴24片应变片，并将其组成六组惠斯通电桥实现对六维力的同时测量，同时获取各种具体的应用场合下的六维力信息。本发明维间耦合小、精度高、动态性能好，能自动消除温度的影响，应用于各种不同应用场合。

摘要： 本发明提供一种六维力传感器的解耦方法，包括以下步骤：S1、采用n组线性无关的力/力矩列向量F

摘要： 本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种六维力传感器及改善六维力传感器温度偏移的方法，该六维力传感器，包括内圈结构、外圈结构以及均匀分布在内圈和外圈结构之间的若干测量梁，所述测量梁包括四个臂面，分别为上臂面、和上臂面相对的下臂面、左臂面、和左臂面相对的右臂面，所述臂面上均设有应变片，其中，相对臂面上的应变片为一对，所述内圈结构上对称开设有偶数个的凹槽，偶数个所述凹槽的表面均延伸有凸起，所述凸起上设有位置相互对应的第一温度补偿应变片和第二温度补偿应变片。该六维传感器改善了传统六维力传感器在机械臂末端靠近发热体时，上下表面存在温度差而引起的温漂。

摘要： 本申请公开了一种六维力传感器保护装置，包括第一法兰、第二法兰以及保护销，第一法兰和第二法兰之一设有多个安装孔，第一法兰和第二法兰之另一设有与安装孔配合的通孔，保护销与安装孔过盈配合且与通孔间隙配合，保护销穿设在通孔和安装孔中，使第一法兰和第二法兰围出容纳六维力传感器的腔室。本申请还公开了一种具有保护装置的六维力传感器。本申请不仅结构简单，还可根据实际应用场合设计合适的结构尺寸，以确保具备一定的六维力传感器过载保护能力。本申请适用性强，可直接应用于现有六维力传感器，实现过载保护功能，降低了器件损坏几率，针对不伤及六维力传感器的过载碰触，只需更换损坏的过载保护结构，因而降低了成本。

摘要： 本发明涉及一种基于电容传感器的柔性六维力传感器,解决现有的六维力传感器结构复杂、安装要求高，使用局限性大的问题。本装置包括正方形的胶块，所述胶块三组相对的侧面之间分别设置有压力传感器，所述压力传感器为变距离式电容传感器，所述胶块同一顶点的三个侧面内设置有扭矩传感器。本发明摈弃了复杂的机械连接结构，利用胶块受压力和扭转力矩产生的变形，转换为电容传感器的电容变化信号进行输出，结构简单，加工精度要求低，成本低，使用寿命可靠，且方便更换。

摘要： 本发明公开了一种基于压电传感器的柔性六维力传感器。包括阶梯状圆台、底座和压力传感器；阶梯状圆台由同轴布置的上圆台和下圆台组成，下圆台直径大于上圆台；下圆台下表面与底座上表面上下对接组成圆台结构，底座上表面设置有十字梁凸台，下圆台下表面结构与十字梁凸台相适配；阶梯状圆台和底座的对接处设置有多个压力传感器。本发明采用柔性硅胶材料嵌合空间三轴方向的压电传感器，通过采集各个节点不同方向上所预埋压电传感器的信号，实现对六维力的实时测量，传感器整体为柔性材料，摒弃了传统的刚性材料，拓宽了其应用场合，使其作为一种可穿戴传感器更加贴合人体皮肤。

摘要： 本发明公开了一种超薄六维力传感器及其测量三维力和三维力矩信息的方法，包括传力柱(1)外壁上连接有平行的上E型膜片，下E型膜片，上E型膜片上连接有上内环筒与上外环筒，构成上E型膜(4)，上外环筒上分布有安装螺孔作为加载环，上内环筒与上外环筒之间连接有间隔90°排布的薄矩形金属片；下E型膜片上连接有下内环筒与下外环筒，构成下E型膜(5)。传感器采用双E型膜片加四片薄矩形金属片为其力敏元件，在力敏元件上适当位置粘贴24片应变片，并将其组成六组惠斯通电桥实现对六维力的同时测量，同时获取各种具体的应用场合下的六维力信息。本发明维间耦合小、精度高、动态性能好，能自动消除温度的影响，应用于各种不同应用场合。