六维力传感器静态标定及解耦研究

设计了一种八梁结构轮辐式六维力传感器的静态标定试验台,并从传感器的静态耦合特性和解耦算法两方面进行了研究。给出了详细的标定过程,获取了试验数据样本。基于试验样本构造了标定矩阵。结果表明:该传感器在结构上具有良好的自解耦特性,通过解耦算法对传感器输出进行解耦后,传感器的耦合误差基本被消除,满程测量精度能达到2.6%,为该种六维力传感器的实用及其产业化奠定了基础。     

用力传感器测量位移和加速度的方法

指出用常规方法测量位移和加速度的局限性。依据力传感器良好的频响特性，并借助ＦＦＴ技术，提出一种用力传感器测量位移和加速度的新方法。该方法实现简便，能在较宽的频率范围内测量位移和加速度，尤其能较精确地测量大位移和低频加速度，还能校准加速度传感器低频段特性。实验证明，该方法是行之有效的。     

石英谐振式力传感器

本文介绍了一种新型的具有频率输出的测力传感器——石英谐振式测力传感器的设计、结构、工艺及安裝调试中的有关问题。该传感器采用频率控制中被广泛使用的AT 切型石英谐振器为力敏感元件。当被测力作用在谐振器的边缘上时,会使谐振频率随着力值的大小发生线性偏移,选择力方位角约40°,以减小温度对传感器灵敏度的影响;为了减小传感器的零点温漂,设计了具有双片谐振器的差动式传感器,即选用两片频率温度特性一致的石英谐振器,其中一片用来感受被测力,另一片只感受温度,用作温度补偿。为了减小电路引线对传感器输出的影响,采用了将振荡电路安装在传感器壳体内的结构形式。文中还给田了传感器的实验数据。     

一种低耦合高精度六维力传感器设计及应用

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。     

Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析

分析了六维力／力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分布点,经线性变化得到输出与载荷之间的传递矩阵,并求解出六维力大小;调整上下平台夹角α,β,半径R1,R2及杆长L等参数,对传感器结构参数进行设计,列出设计数据表为Stewart六维力传感器结构参数的设计提供了参考依据。     

一种基于波形弹簧的空间驱动机构轴承预紧力研究

基于波形弹簧提出了一种针对空间驱动机构角接触轴承的预紧力方法；文中对波形弹簧进行了设计，对波形弹簧进行了常温、耐压后、高低温刚度试验，验证了波形弹簧刚度的稳定性；然后将波形弹簧安装在驱动机构中，使用压力传感器监测波形弹簧施加在轴承上的预紧力；最后将驱动机构连同波形弹簧、压力传感器进行了高低温试验。试验表明，该种方式对轴承施加的预紧力，在高低温条件下性能稳定，具备一定的工程可行性。     

微机电系统磁场传感器信号处理电路研究

介绍了一种微机电系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)磁场传感器微弱信号处理电路的设计,该处理电路是MEMS磁场传感器的重要组成部分,该电路由放大电路和滤波电路构成。对设计的处理电路进行模拟分析和实验测试,处理电路性能良好。外接MEMS磁场传感器后对传感器性能进行测试,传感器的电流-电压特性以及磁场-电压特性符合最初的设计要求,灵敏度可以达到14mV/mT。实验表明该电路对输出信号进行了放大,并有效地抑制了噪声,且有良好的灵敏度。     

能消除力偏心影响的光纤测力传感器

本文介绍了一种光纤测力传感器。利用两根多模光纤束传输光信号,采用一种特殊的结构形式,能够有效地消除力偏心对传感器输出的影响。另外,还介绍了温度补偿电路,包括光源驱动也路及光信号接收电路。     

新型传感器——声表面波位移传感器和声表面波加速度计

本文讨论了用声表面波(SAW)位移传感器进行微小位移测量的两种方法:一种是用两个石英基片来组成 SAW 延迟线振荡器进行位移测量;另一种是利用一个石英基片来组成 SAW 谐振器(SAWR)或延迟线振荡器来实现位移测量。这两种方法对于精密工业的位移测量及其可以转化为位移测量的其它物理参量的测量都是十分有用的。本文还介绍了两大类型的 SAW 加速度计:一种是以伸张应力效力为基础的 SAW加速度计,它的敏感元件发生的是伸张或压缩变形;另一种是以弯曲应力效应为基础的SAW加速度计,它的敏感元件发生的是弯曲变形。另外,本文还对 SAW 加速度计的性能进行了分析、讨论。     

机器人力控制研究综述

回顾了机器人力控制研究历史及目前的力控制研究现状；详细分析了现有的四种研究策略：阻抗控制、力／位混合控制、自适应控制策略、智能控制新策略；阐述了作者提出的“力／位并环控制”的智能新策略；提出了机器人力控制的四大关键问题：位置伺服、碰撞冲击及稳定性、未知环境的约束、力传感器；文末展望了力控制研究的发展趋势——智能控制。