力矩传感器的研制.pdfVIP

学兔兔 一 种 新 型 三 维 力／力 矩 传 感 器 的 研 制 口 崔 岩 口 张世兴 ： 口 崔 泽2 1．齐重数控装备股份有限公司 设备保障部 黑龙江齐齐哈尔 161005 2．上海大学 机电T程与 自动化学 院 上海 200072 摘 要：研制 了一种新型的三维力／力矩传感器 ．运用正交试验法优化 了传感器弹性体 的结构尺寸．根据优化后 的结构 确定传感器的尺寸。在有 限元分析软件 ANSYS下 ，分析弹性体在各作用力下的应力和变形 ，确定应变片粘贴位置。最后 阐 述 了传感器的测量原理及静态线性标定的测试 ，证 明了传感器在实际应用中的有效性和可靠性。 关键词 ：力／力矩传感器 弹性体优化 正交试验法 标定 中图分类号：THI23；TP212 文献标识码：A 文章编号：1000—4998f2015)05—0025—04 多维 力传 感 器W-为 能够 为机 器 人提 供 重要 的~I-部 均布 3根径 向梁 ，相 互 成 120。，下 端 均布 3根 轴 向梁 ， 力 和力矩 信 息 的传 感器 ，在 机 器人 研 究 中有着 广 泛 的 与径 向梁 位置 错开 。相 互之 间也 成 120。。 应用 。目前 ，市 场 上 已经 有很 多种 成熟 的多维 力传 感器 本文 所设 计 的-f#感器 具 备测 量 多维 力 和力矩 的功 产 品 出售 。如美 国 ATI公 司 的系列 六 维 力传感 器 产 品 能 ，具体 而 言 ，可 以检 On．0沿 传感 器 轴 向方 向垂 直 压力 等 …。同时 ，研 究人 员也根据 不 同的用 途 研制 了不 同类 ， 以及绕 轴 和 y轴 的力矩 、My，传感 器 结构 设计 型 的 多维 力传 感 器 ，杨 磊 研 制 了用 于 机 器 人 手 指 力 目标 应满 足轻 便 、小 巧并 具有 较 高精 度 的要 求 ，其设 计 感 知 的微 型五 维 力 ／4J矩 传 感 器 ：樊 继壮 E3对 于 机 器人 指 标 为 ： 方 向量程 为 5N， 和 量 程 为 O．3N ·m， 足 部 力 传 感 器 的弹性 体 进 行 了研 究 ；何 小 辉 …研 制 了 测量 精度 不低 于 2％．分 辨率 不低 于 0．5％。 用 于外 科 手 术力 觉 信息 采 集 的六维 力，力矩 传感 器 ：梁 2 传感器弹性体的优化设计 桥康 研究 了一种 超 溥六 维 力 ／力矩 传 感器 的优 化 设计 及其 非 线性解耦 的 问题 。综 上 所列 的力传 感器 在 安装 为 了提 高传 感器 的动静 态性 能 ，对 弹 性体 进行 结 方式 选 择 上 ，只能 采用 上 下表 面相 连 接 的方 式才 能 实 构 优化 。传感 器 弹性 体 的结 构 尺 寸如 图 2所示 ，其 中 ， 现 力和 力矩 传递 ．对 于传感 器 有 中空安装 要求 的场合 ， 弹性 体 的高 度 预先 确定 ．优 化设 计 的变量 选 择为 ：圆 则 不能 满 足要求 ，因此 ，笔 者设 计 了一 种新 型 的 中空 环 孔 直径 D、两 圆孑L的 中心 距 5、弹性 体 厚 度 H 以及 单 片 形 的 维 力 ／力矩 传 感 器 ．可 以允许使 用 者 在安装 方 式 八 字形 孔 结 构 的长 度 L。确 定 这 4个 变 量 与弹 性 体性 上 有 更 多 的选 择 。 能 的关 系 ，就 需 要 在 ANSYS中进行 多 次 的试 验计 算 。