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
• 来源期刊: 光学精密工程
• 关键词: 压电石英 轮辐式 多点测量原理 六维力传感器 维间耦合
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械|Micro/Nano Technology and Fine Mechanics
• 页码范围: 2655-2664
• 页数: 10页
• 分类号: TH823
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20202812.2655

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.