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Force/Moment Isotropy of 8/4-4 Parallel Six-Axis Force Sensor Based on Performance Atlases 被引量:3
1
作者 Song Weishan Li Chenggang +3 位作者 Wang Chunming Song Yong Wu Zefeng Rajnathsing Hemant 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2018年第6期1018-1026,共9页
A six-axis force sensor with parallel 8/4-4 structure is introduced and its measurement principle is analyzed.Based on condition numbers of Jacobian matrix spectral norm of the sensor,the relationship between the forc... A six-axis force sensor with parallel 8/4-4 structure is introduced and its measurement principle is analyzed.Based on condition numbers of Jacobian matrix spectral norm of the sensor,the relationship between the force and moment isotropy and some structural parameters is deduced.Orthogonal test methods are used to determine the degree of primary and secondary factors that have significant effect on sensor characteristics.Furthermore,the relationship between each performance index and the structural parameters of the sensor is analyzed by the method of the atlas,which lays a foundation for structural optimization design of the force sensor. 展开更多
关键词 six-axis force sensor JACOBIAN matrix condition number ISOTROPY ORTHOGONAL test indices ATLASES
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用于高精度电动钻孔器的复合力传感器设计
2
作者 顾井飞 陈兴强 《安阳工学院学报》 2024年第6期26-34,共9页
设计了一种用于高精度电动钻孔器的复合力传感器,能够为电动钻孔器的转速及进给速度的自动调节提供准确有效的反馈判断参数。传感器安装在电动钻孔器的驱动轴和钻头之间,能够将钻头受到的扭矩和沿轴线方向的阻力实时反馈给控制机构。传... 设计了一种用于高精度电动钻孔器的复合力传感器,能够为电动钻孔器的转速及进给速度的自动调节提供准确有效的反馈判断参数。传感器安装在电动钻孔器的驱动轴和钻头之间,能够将钻头受到的扭矩和沿轴线方向的阻力实时反馈给控制机构。传感器的旋转轴和弹性体采用一体式结构,通过力学计算确定了其应变与扭矩和轴向阻力成近似线性关系;利用有限元方法分析了弹性体的应变分布、扭力和阻力之间的相互影响和极限形变;通过实验,得到了传感器的解耦矩阵。实践表明,传感器扭矩信号的灵敏度可达2.6 mV·V^(-1),综合测量误差≤0.5%,阻力信号的灵敏度可达2.2 mV·V^(-1),综合测量误差≤2%。传感器安装在电动钻孔器上,能够将扭矩信息和阻力信息实时反馈给控制机构,有助于电动钻孔器及时和准确地对转速和进给速度进行主动调节。 展开更多
关键词 力敏传感器 扭矩测量 阻力测量 有限元分析 解耦矩阵
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压磁效应及其在传感器中的应用 被引量:24
3
作者 郭沛飞 贾振元 +1 位作者 杨兴 齐薇 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2001年第1期26-29,共4页
铁磁性材料受到机械力的作用时 ,它的内部产生应变 ,导致导磁率发生变化 ,产生压磁效应。利用压磁效应可以开发出各种压磁式传感器 ,包括压磁式非接触扭矩传感器 ,压磁式非晶带加速度传感器和压磁式压力传感器等。文章重点介绍上述传感... 铁磁性材料受到机械力的作用时 ,它的内部产生应变 ,导致导磁率发生变化 ,产生压磁效应。利用压磁效应可以开发出各种压磁式传感器 ,包括压磁式非接触扭矩传感器 ,压磁式非晶带加速度传感器和压磁式压力传感器等。文章重点介绍上述传感器的原理 。 展开更多
关键词 压磁效应 扭矩传感器 加速度传感器 压力传感器 铁磁性材料
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集成式五维微力/力矩传感器的研究 被引量:9
4
作者 孙立宁 唐学燕 荣伟彬 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期467-469,共3页
五维微力 /力矩传感器应用于微装配机器人操作末端的微力觉感知 ,能够同时测量三个方向的微力Fx、Fy、Fz 和两个方向的微力矩Mx 和My;测力量程± 1N ,测力矩量程± 0 .0 5N·m ;放大电路集成在传感器的本体中。应用力学理... 五维微力 /力矩传感器应用于微装配机器人操作末端的微力觉感知 ,能够同时测量三个方向的微力Fx、Fy、Fz 和两个方向的微力矩Mx 和My;测力量程± 1N ,测力矩量程± 0 .0 5N·m ;放大电路集成在传感器的本体中。应用力学理论对本体进行理论分析 ,推导出计算公式 ,求出本体的应变 ;并采用有限元分析软件进行仿真 ,分析应变 。 展开更多
关键词 五维微力传感器 力矩传感器 微操作机器人 弹性体 结构形式
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基于指端6维力传感器的接触点测量算法研究 被引量:4
5
作者 韩壮志 王田苗 +1 位作者 张玉茹 刘军传 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期400-404,共5页
在硬手指接触模型下应用 6维力传感器测量值计算接触点位置时 ,有可能出现无解现象 .针对这一问题 ,分析和证明了硬手指和软手指接触模型下解的存在性和相容性 ,指出当测量力和力矩正交时 ,硬手指算法有实根 ,且符合相容性 ,反之则不然 ... 在硬手指接触模型下应用 6维力传感器测量值计算接触点位置时 ,有可能出现无解现象 .针对这一问题 ,分析和证明了硬手指和软手指接触模型下解的存在性和相容性 ,指出当测量力和力矩正交时 ,硬手指算法有实根 ,且符合相容性 ,反之则不然 .当测量力和力矩非正交时 ,对任意非零接触力旋量 ,软手指算法存在唯一实数解 .因此在实际测量过程中 ,可通过判断测量力和力矩是否正交 ,作为选择使用两种算法的依据 ,以确保测量结果和控制系统稳定可靠 . 展开更多
关键词 机器人 力传感器 灵巧手 触觉
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腕力传感器动态特性中关键问题的研究 被引量:10
6
作者 徐科军 张颖 +3 位作者 江敦明 殷铭 张崇巍 王国泰 《计量学报》 CSCD 北大核心 1997年第4期263-269,共7页
腕力传感器的动态特性至关重要,动态建模、解耦和补偿是其中三个最为关键的问题。本文解决了动态响应时间归一化的问题,将沃尔什变换方法实用于传感器动态建模。提出传感器不变性动态解耦方法,设计解耦网络,减小各方向之间的动态干... 腕力传感器的动态特性至关重要,动态建模、解耦和补偿是其中三个最为关键的问题。本文解决了动态响应时间归一化的问题,将沃尔什变换方法实用于传感器动态建模。提出传感器不变性动态解耦方法,设计解耦网络,减小各方向之间的动态干扰。分别用系统辨识方法和零极点配置方法设计动态补偿环节,用数字信号处理器实现动态补偿器,提高传感器动态响应的快速性。 展开更多
关键词 腕力传感器 建模 解耦 动态补偿 智能机器人
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智能型螺母拧紧机的研制 被引量:11
7
作者 卫道柱 林巨广 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2003年第5期1016-1020,共5页
在汽车齿轮箱的装配过程中,一些汽车厂家用气枪来拧紧齿轮箱凸缘螺母,这种操作方式工人劳动强度大,而且不易实现适度的预紧,致使汽车生产效率低下,装配质量得不到保证。文章针对这种情况,介绍了汽车齿轮箱总成柔性装配线中配备的一种新... 在汽车齿轮箱的装配过程中,一些汽车厂家用气枪来拧紧齿轮箱凸缘螺母,这种操作方式工人劳动强度大,而且不易实现适度的预紧,致使汽车生产效率低下,装配质量得不到保证。文章针对这种情况,介绍了汽车齿轮箱总成柔性装配线中配备的一种新型的智能型螺母拧紧机,该设备采用工控机控制,智能化测量拧紧扭矩,使齿轮箱凸缘螺母与齿轮箱之间达到一定的预紧力,提高了生产效率和产品质量,是汽车齿轮箱总成装配线中的更新换代产品。 展开更多
关键词 螺母拧紧机 汽车 齿轮箱 柔性装配线 预紧力 扭矩传感器 工控机 结构 计算机控制
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六维力传感器静态解耦方法 被引量:12
8
作者 肖汶斌 董文才 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第3期46-51,共6页
在系统分析六维力传感器线性解耦基本原理的基础上,依据各向同性指标比较分析了基于克拉默法则和最小二乘法线性解耦算法的优劣,建立了RBF神经网络非线性解耦模型。研究结果表明:与克拉默法则相比,最小二乘法得到的标定矩阵具有更优的... 在系统分析六维力传感器线性解耦基本原理的基础上,依据各向同性指标比较分析了基于克拉默法则和最小二乘法线性解耦算法的优劣,建立了RBF神经网络非线性解耦模型。研究结果表明:与克拉默法则相比,最小二乘法得到的标定矩阵具有更优的各向同性;以径向基神经网络逼近广义力向量和输出电压之间的函数关系可大大减小六维力传感器的线性误差和维间耦合,其总体误差低于1%FS。 展开更多
关键词 六维力传感器 各向同性 非线性解耦 RBF神经网络
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Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析 被引量:3
9
作者 陆永华 赵东标 +1 位作者 吕霞 李静 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期376-380,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 六维力传感器 STEWART平台 有限元方法 数值计算
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Stewart结构六维力传感器力矩各向同性研究 被引量:4
10
作者 张晓辉 高峰 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期30-33,52,共5页
对于Stewart并联结构的六维力传感器,应用并联机器人机构学理论,根据传感器的静态数学模型,研究当坐标系建立在下平台的几何中心处时,传感器的力矩各向同性指标。利用空间模型理论对力矩各向同性进行了图谱分析,并研究了坐标系变化时的... 对于Stewart并联结构的六维力传感器,应用并联机器人机构学理论,根据传感器的静态数学模型,研究当坐标系建立在下平台的几何中心处时,传感器的力矩各向同性指标。利用空间模型理论对力矩各向同性进行了图谱分析,并研究了坐标系变化时的力矩各向同性指标,以此作为该传感器的结构优化设计和应用的理论依据。 展开更多
关键词 计量学 六维力传感器 力矩各向同性 图谱分析
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基于车轮扭矩传感器的轮胎滚动阻力测试系统开发 被引量:1
11
作者 闵永军 张为公 +1 位作者 周木子 翟羽健 《汽车技术》 北大核心 2006年第7期28-31,共4页
应用车轮扭矩传感器开发了轮胎滚动阻力测试系统。介绍了在双滚筒上测试轮胎滚动阻力和阻力系数的原理、轮胎滚动阻力测试系统的构成及测试系统软件的开发。在赛欧SLX-AT轿车的驱动轮上对该系统进行了实车试验,结果表明,该测试系统可克... 应用车轮扭矩传感器开发了轮胎滚动阻力测试系统。介绍了在双滚筒上测试轮胎滚动阻力和阻力系数的原理、轮胎滚动阻力测试系统的构成及测试系统软件的开发。在赛欧SLX-AT轿车的驱动轮上对该系统进行了实车试验,结果表明,该测试系统可克服滚动阻力滑行测试法和反拖测试法的不足,提高轮胎滚动阻力的检测精度,为研究轮胎滚动阻力特性提供了新手段。 展开更多
关键词 轮胎 滚动阻力 测试系统 车轮扭矩传感器
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航天器机械臂柔性力控辅助装配方法 被引量:6
12
作者 布仁 孙刚 +3 位作者 胡瑞钦 傅浩 张立建 唐赖颖 《航天器环境工程》 2014年第4期430-435,共6页
文章从装配的实际需求出发,提出一种航天器机械臂柔性力控辅助装配方法:通过在机械臂末端法兰与负载之间安装的六维力传感器感知作用力与力矩信息,人手直接作用于机械臂末端的负载,系统通过负载的重力补偿算法获得人手作用的力与力矩信... 文章从装配的实际需求出发,提出一种航天器机械臂柔性力控辅助装配方法:通过在机械臂末端法兰与负载之间安装的六维力传感器感知作用力与力矩信息,人手直接作用于机械臂末端的负载,系统通过负载的重力补偿算法获得人手作用的力与力矩信息,而后以力/力矩信息作为输入来控制机械臂进行移动或转动,使负载柔性跟随人手运动。文章给出了装配方法的详细设计方案与相关算法,并进行了初步试验验证。试验表明,该装配方法可以有效提高在航天器狭小空间内进行大重量工件安装的效率,且安全可靠。 展开更多
关键词 柔性力控 重力补偿 力矩传感器 航天器装配 机械臂
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叶片磨抛机器人力/位混合控制的设计与实现 被引量:8
13
作者 王品章 田威 +2 位作者 曾致贤 张霖 李波 《航空制造技术》 2019年第11期83-89,96,共8页
为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过... 为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过C++开发上位机,采集磨抛过程中六维力传感器信息并进行Kalman滤波。通过示教确定机器人运动轨迹,对机器人运动轨迹与力传感器信息进行采集分析,确定基于力/位混合控制可以实现机器人运动轨迹的在线修正,为复杂曲面的叶片磨抛轨迹控制提供一种解决方案。 展开更多
关键词 六维力传感器 叶片磨抛 KALMAN滤波 力/位混合控制 轨迹修正
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一种下肢康复训练机器人足底力检测方法 被引量:6
14
作者 张晓超 张立勋 赵凌燕 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期447-451,共5页
对下肢康复训练机器人来说,足底力是非常重要的生物力学参数,因为它不仅反映动态步行的稳定性,而且也是患者病态步态的反映,基于足底力反馈的下肢康复训练机器人步行稳定控制和柔顺控制等都需要对足底力进行检测.提出一种基于双变形梁的... 对下肢康复训练机器人来说,足底力是非常重要的生物力学参数,因为它不仅反映动态步行的稳定性,而且也是患者病态步态的反映,基于足底力反馈的下肢康复训练机器人步行稳定控制和柔顺控制等都需要对足底力进行检测.提出一种基于双变形梁的力/力矩传感器来检测足底力的方法,给出了传感器的结构,阐述了检测原理,建立了基于传感器信息计算足底力的数学模型.该方法可实现对足底力信息中重要的足底压力及压力中心点COP的检测,具有维间耦合小,结构简单,不易损坏,成本低等优点. 展开更多
关键词 足底力 双变形梁 力/力矩传感器 计算模型
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六维力传感器静态标定系统误差分析 被引量:16
15
作者 付立悦 宋爱国 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期295-299,共5页
介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2. 48%,其余通道均在2%以下。加载力... 介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2. 48%,其余通道均在2%以下。加载力的方向偏差是六维力传感器标定系统误差的主要来源,标定时应该使用高精度的方向校准设备,减小力的加载误差。 展开更多
关键词 计量学 六维力传感器 误差模型 静态标定 满量程精度
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棉纺精梳机锡林梳理力动态测试及变化规律 被引量:3
16
作者 贾振飞 任家智 +1 位作者 陈宇恒 常昊雨 《棉纺织技术》 CAS 北大核心 2021年第5期24-28,共5页
为了研究棉纺精梳机锡林梳理过程中梳理力的变化规律,研发了锡林梳理力测试装置,利用扭矩传感器测试锡林梳理过程中锡林轴的动态扭矩及锡林的动态梳理力。在精梳小卷定量75 g/m、锡林总齿数37 180齿的条件下,分别对4档精梳速度下的锡林... 为了研究棉纺精梳机锡林梳理过程中梳理力的变化规律,研发了锡林梳理力测试装置,利用扭矩传感器测试锡林梳理过程中锡林轴的动态扭矩及锡林的动态梳理力。在精梳小卷定量75 g/m、锡林总齿数37 180齿的条件下,分别对4档精梳速度下的锡林梳理力进行了测试,绘制了精梳锡林梳理力变化曲线。认为:梳理力随着梳理时间的增加而迅速增大至最大值后急剧下降,在后续梳理过程中梳理力缓慢减小至零;在精梳机低速时,梳理力在开始梳理阶段呈现锯齿阶梯式上升,随着精梳机速度的提高,开始梳理阶段的梳理力曲线的锯齿波明显减小,梳理力曲线的幅度扩展,梳理力曲线的峰值略有增加。 展开更多
关键词 精梳机 锡林 扭矩传感器 梳理力曲线 变化规律 锡林总齿数 测试装置
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基于有限元模拟的双分量传感器设计研究
17
作者 李海根 《科技创新与应用》 2021年第30期80-83,共4页
文章针对高强螺栓检测需要同时测量轴力和扭矩的要求,提出了一种新型轴向力和扭矩组合的应变式双分量力传感器结构,同时应用有限单元数值计算方法,建立传感器应力-应变力学模型,分别对该传感器在轴向力和扭矩作用下的形变特征进行了模... 文章针对高强螺栓检测需要同时测量轴力和扭矩的要求,提出了一种新型轴向力和扭矩组合的应变式双分量力传感器结构,同时应用有限单元数值计算方法,建立传感器应力-应变力学模型,分别对该传感器在轴向力和扭矩作用下的形变特征进行了模拟计算分析,求解弹性体的应力、应变分布规律,选择确定弹性体的最佳贴片位置,在保证足够强度和刚度的前提下,获得较高的测量准确度。 展开更多
关键词 扭矩 传感器 有限元 结构设计
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一种应变式双分量(力、扭矩)传感器的研制
18
作者 王秀荣 《质量技术监督研究》 2015年第3期27-31,60,共6页
文中通过理论分析,设计了一种圆柱式和轮辐式相结合的力、扭矩双分量应变式传感器,并使用有限元软件ABAQUS对传感器弹性体进行有限元模拟分析,验证结构设计和贴片位置选择的合理性。设计的传感器通过力标准机和扭矩检定装置测试,结果表... 文中通过理论分析,设计了一种圆柱式和轮辐式相结合的力、扭矩双分量应变式传感器,并使用有限元软件ABAQUS对传感器弹性体进行有限元模拟分析,验证结构设计和贴片位置选择的合理性。设计的传感器通过力标准机和扭矩检定装置测试,结果表明,力值的量程为:0—500k N,准确度等级为0.08%;扭矩的量程为:0—2000N?m,准确度等级为0.07%;力值测量和扭矩测量之间的相互耦合影响小。 展开更多
关键词 扭矩 应变式传感器 有限元法
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采用长短期记忆神经网络的压电式六维力/力矩传感器解耦算法
19
作者 亓振广 王桂从 +2 位作者 褚宏博 张帅 李映君 《西安交通大学学报》 2025年第4期158-170,共13页
针对压电式六维力/力矩传感器存在的维间耦合导致传感器测力性能下降问题,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的压电式六维力/力矩传感器解耦算法。首先,通过六维力传感器静态标定实验,获取解耦算法所需的实验数据,并对其进行处理... 针对压电式六维力/力矩传感器存在的维间耦合导致传感器测力性能下降问题,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的压电式六维力/力矩传感器解耦算法。首先,通过六维力传感器静态标定实验,获取解耦算法所需的实验数据,并对其进行处理;然后,通过分析传感器维间耦合产生的原因及LSTM神经网络解耦原理,构建LSTM神经网络解耦模型;最后,采用基于LSTM神经网络的解耦算法,对传感器输出的多维非线性特性开展优化,解耦后得到传感器输入、输出之间的映射关系和对应的输出数据,并与径向基函数(RBF)及最小二乘(LS)解耦算法进行对比分析。研究结果表明:所使用四点支撑式压电六维力传感器的最大重复性误差为1.55%;采用基于LSTM的神经网络算法解耦后,传感器输出结果的最大非线性误差、交叉耦合误差分别为0.55%和0.28%,均小于RBF和LS算法。LSTM神经网络解耦算法能有效减少六维力/力矩传感器的维间耦合,提高传感器的测量精度,对航空航天领域的发展具有参考意义。 展开更多
关键词 六维力/力矩传感器 压电式 解耦算法 长短期记忆神经网络 维间耦合
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