刚柔混合大变形并联三维力传感器设计与实验研究

发布时间：2023-05-23 18:58

　　多维力传感器凭借其测力信息丰富的优势广泛应用于航空航天、机械加工、生物力学、自动化装配等领域。近年来,随着人工智能和机器人技术的迅速发展,在人机交互、医疗康复等领域对具有柔顺性可变形特性多维力传感器需求日益剧增。本文针对一种刚柔混合大变形并联三维力传感器展开了理论分析和实验研究,主要研究内容如下:首先,将刚柔混合设计理念引入多维力感知技术,将具有力传递关系恒定特性的新型移动并联机构应用到力感知元件设计中,提出了一种刚柔混合大变形并联三维力传感器构型。基于矢量法,推导了传感器所受外载荷与测量分支受力之间的解析映射关系式,揭示了传感器具有可变形特性的本质,基于建立的传统并联多维力传感器测量模型,对比分析了刚柔混合大变形并联三维力传感器所具有的特点。其次,结合多维力传感器静态性能指标,采用数学解析法,研究了刚柔混合大变形并联三维力传感器的各向同性性能;基于传感器可变形范围约束方程,建立了相应优化目标函数,分析了传感器主要结构参数对传感器可变形范围的影响;阐述了传感器测量范围可重构原理,研究了传感器主要结构尺寸对测量范围的影响。再次,基于上述优化结果,详细设计了刚柔混合大变形并联三维力传感器结...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 多维力传感器研究现状
        1.2.1 一体式多维力传感器研究现状
        1.2.2 组合式多维力传感器研究现状
    1.3 软体力传感器研究现状
    1.4 多维力传感器加载标定装置研究现状
    1.5 课题研究的背景及意义
    1.6 主要研究内容
第2章 刚柔混合大变形并联三维力传感器结构及测量模型
    2.1 引言
    2.2 传统并联多维力传感器结构及测量模型
    2.3 刚柔混合大变形并联三维力传感器结构及测量模型
        2.3.1 刚柔混合大变形并联三维力传感器结构
        2.3.2 刚柔混合大变形并联三维力传感器测量模型
    2.4 刚柔混合大变形并联三维力传感器可变形原理
    2.5 刚柔混合大变形并联三维力传感器结构特点
    2.6 本章小结
第3章 刚柔混合大变形并联三维力传感器性能与结构优化设计
    3.1 引言
    3.2 多维力传感器静态性能评价指标
        3.2.1 多维力传感器常规静态性能评价指标
        3.2.2 各向同性
    3.3 刚柔混合大变形并联三维力传感器静态性能指标分析
        3.3.1 各向同性
        3.3.2 可变形范围
        3.3.3 测量范围可重构
    3.4 本章小结
第4章 刚柔混合大变形并联三维力传感器样机及标定系统
    4.1 引言
    4.2 刚柔混合大变形并联三维力传感器样机设计
        4.2.1 刚柔混合大变形并联三维力传感器构型
        4.2.2 传感器测力平台、固定平台设计
        4.2.3 传感器套筒组件设计
        4.2.4 导轨滑块及螺栓轴承
        4.2.5 微型单维力传感器
        4.2.6 刚柔混合大变形并联三维力传感器样机
    4.3 刚柔混合大变形并联三维力传感器动态特性仿真分析
    4.4 刚柔混合大变形并联三维力传感器标定系统搭建
        4.4.1 标定装置设计
        4.4.2 数据采集系统
    4.5 本章小结
第5章 刚柔混合大变形并联三维力传感器静态标定实验研究
    5.1 引言
    5.2 刚柔混合大变形并联三维力传感器静态标定实验
        5.2.1 标定算法
        5.2.2 加载方式
        5.2.3 标定流程
        5.2.4 标定实验结果
        5.2.5 重复性
    5.3 力矩影响分析
    5.4 误差分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3822168