柔性并联六维力传感器力映射解析研究

发布时间：2018-01-29 11:31

  本文关键词： 六维力传感器 并联结构 柔度矩阵 刚度建模 力映射　出处：《机械工程学报》2017年07期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对由柔性铰链构成的柔性并联Stewart平台六维力传感器弹性体结构,提出一种可用于柔性一体式并联六维力传感器六维外力与各柔性测力分支拉/压力间的精确力映射解析建模方法。基于虚功原理和几何相容条件并根据柔性铰链空间形式的柔度矩阵,构建传感器柔性串联支路末端的柔度矩阵和传感器的整体刚度矩阵。推导得到六维外力与传感器柔性分支杆所受轴向拉/压力间的解析映射关系。通过具体算例和传感器的有限元模型,对上述理论推导过程进行仿真验证。结果表明:理论值与仿真值基本吻合,最大误差在7%以内,从而说明了所提出的力映射解析方法具有较高的求解精度,并为柔性并联六维力传感器的尺寸优化设计奠定了理论基础。
[Abstract]:The flexible parallel Stewart platform is composed of flexible hinge and the elastomer structure of six-axis force sensor. This paper presents an analytical modeling method for accurate force mapping between a flexible integrated parallel six-axis force sensor and the tension / pressure branch of each flexible force measuring branch. Based on the virtual work principle and geometric compatibility conditions, and according to the flexible hinge, this paper presents an analytical modeling method for the accurate force mapping between the six dimensional external force and each flexible force branch / pressure. The spatial form of the flexibility matrix. The flexibility matrix at the end of the flexible series branch of the sensor and the overall stiffness matrix of the sensor are constructed. The analytical mapping relationship between the external force of six dimensions and the axial tension / pressure of the flexible branch rod of the sensor is derived. An example is given. And the finite element model of the sensor. The simulation results show that the theoretical value is basically consistent with the simulation value, and the maximum error is less than 7%, which shows that the proposed analytical method of force mapping has a high accuracy. It also lays a theoretical foundation for the dimension optimization design of flexible parallel six-axis force sensor.
【作者单位】： 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学);郑州工商学院;
【基金】：国家自然科学基金(51675459,51305383) 河北省自然科学基金(E2015203165)资助项目
【分类号】：TP212
【正文快照】： 0前言1随着探月工程、空间遥感、深空探测、航空航天等高精尖领域技术的不断深化和成熟,对精密测量仪器的需求在增加的同时,对其精度也提出了严苛要求。六维力传感器以其能精确感知和测量空间维度的力/力矩信息而逐渐成为当今世界多分力传感技术研究的热点话题[1-4],其应用领

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本文编号：1473316