轮辐结构压电式六维力传感器设计

作     者：徐兴盛 李映君 王桂从 孙选 孙杨 XU Xing-sheng;LI Ying-jun;WANG Gui-cong;SUN Xuan;SUN Yang

作者机构：济南大学机械工程学院山东济南250022 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2020年第28卷第12期

页      面：2655-2664页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.51875250,No.51705200) 山东省高等学校青创科技支持计划(No.2019KJB018) 

主　　题：压电石英 轮辐式 多点测量原理 六维力传感器 维间耦合 

摘      要：针对机器人对工作环境进行反馈进而实现自动化作业,展开了对压电式六维力传感器的研究。本文选用压电石英作为力敏元件,结合并联分载原理及多点测量原理提出一种8点支撑轮辐式压电六维力传感器结构及其测量原理,它具备强解耦、轻量化、大量程和高固有频率的特点。利用ANSYS软件进行参数化建模,并进行六维力静力学仿真实验,验证了8点支撑轮辐式传感器测量原理。搭建了准静态标定及动态标定平台,对设计的压电式六维力传感器进行标定。实验结果表明,传感器的非线性度0.5%,维间干扰4%,固有频率超过6 kHz。轮辐式结构压电六维力传感器可以有效地完成六维力测量并消除维间耦合,满足动态测量需求,为轻量化大量程传感器的设计提供了理论基础和设计依据,对其他类型压电式六维力传感器设计和研制具有重要的参考价值。