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加速度场离心试验用一体化大量程六维力传感器的研制 被引量:1
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作者 吴宝元 申飞 +1 位作者 任阳 吴仲城 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2080-2087,共8页
鉴于离心式加速度场模拟试验系统的需要,研制了一种大量程六维力传感器。在力传感器传统设计方法基础上,重点分析了传感器结构优化、材料选型、加工工艺、惯性耦合补偿等控制环节的影响。利用有限元方法对所设计的六维力传感器维间耦合... 鉴于离心式加速度场模拟试验系统的需要,研制了一种大量程六维力传感器。在力传感器传统设计方法基础上,重点分析了传感器结构优化、材料选型、加工工艺、惯性耦合补偿等控制环节的影响。利用有限元方法对所设计的六维力传感器维间耦合、加速度场惯性效应耦合及输入输出关系进行仿真分析;借助相应的标定系统,实现六维力耦合效应的标定测试和耦合矩阵的获取,基于标定误差矩阵建立六维力传感器惯性效应补偿;静/动态实验结果表明所设计的大量程六维力传感器完全满足大加速场下力测试精度和稳定性要求。 展开更多
关键词 离心试验 一体化大量程六维力传感器 惯性效应 耦合补偿 标定误差矩阵
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采用长短期记忆神经网络的压电式六维力/力矩传感器解耦算法
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作者 亓振广 王桂从 +2 位作者 褚宏博 张帅 李映君 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期158-170,共13页
针对压电式六维力/力矩传感器存在的维间耦合导致传感器测力性能下降问题,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的压电式六维力/力矩传感器解耦算法。首先,通过六维力传感器静态标定实验,获取解耦算法所需的实验数据,并对其进行处理... 针对压电式六维力/力矩传感器存在的维间耦合导致传感器测力性能下降问题,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的压电式六维力/力矩传感器解耦算法。首先,通过六维力传感器静态标定实验,获取解耦算法所需的实验数据,并对其进行处理;然后,通过分析传感器维间耦合产生的原因及LSTM神经网络解耦原理,构建LSTM神经网络解耦模型;最后,采用基于LSTM神经网络的解耦算法,对传感器输出的多维非线性特性开展优化,解耦后得到传感器输入、输出之间的映射关系和对应的输出数据,并与径向基函数(RBF)及最小二乘(LS)解耦算法进行对比分析。研究结果表明:所使用四点支撑式压电六维力传感器的最大重复性误差为1.55%;采用基于LSTM的神经网络算法解耦后,传感器输出结果的最大非线性误差、交叉耦合误差分别为0.55%和0.28%,均小于RBF和LS算法。LSTM神经网络解耦算法能有效减少六维力/力矩传感器的维间耦合,提高传感器的测量精度,对航空航天领域的发展具有参考意义。 展开更多
关键词 /传感器 压电式 解耦算法 长短期记忆神经网络 间耦合
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基于堆叠学习的六维力传感器解耦方法研究
3
作者 戴裕强 王鹏 +5 位作者 张昌明 李威 石宇航 吴佳敏 付麒瑞 孙茹雪 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期20-24,共5页
针对线性解耦算法精度差、改进算法或部分融合算法无法满足指尖六轴力/扭矩传感器静态校准数据高精度解耦需求的问题,提出了一种堆叠集成学习模型以同时提高6个维度的解耦精度并减少串扰。该模型将极端随机树、多层感知机神经网络、装... 针对线性解耦算法精度差、改进算法或部分融合算法无法满足指尖六轴力/扭矩传感器静态校准数据高精度解耦需求的问题,提出了一种堆叠集成学习模型以同时提高6个维度的解耦精度并减少串扰。该模型将极端随机树、多层感知机神经网络、装袋集成学习、投票法和自适应提升算法作为元学习器,最小二乘线性回归模型作为集成模型。实验结果表明:堆叠学习模型有效地结合了5种算法的解耦特点,6个维度的解耦精度提高了20.7%~95.1%。 展开更多
关键词 传感器 集成学习 堆叠学习 解耦方法
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基于六维力传感器的桨叶根部段静力试验方法
4
作者 黄飞虎 唐江光 《直升机技术》 2025年第1期56-60,66,共6页
为了优化传统桨叶根部段静力试验方法,提出了一种基于Stewart结构六维力传感器的桨叶根部段静力试验方法。基于MATLAB软件建立了六维力传感器六维力F与六个连接杆所受轴力f之间的数值换算程序;基于ABAQUS软件建立了六维力传感器的有限... 为了优化传统桨叶根部段静力试验方法,提出了一种基于Stewart结构六维力传感器的桨叶根部段静力试验方法。基于MATLAB软件建立了六维力传感器六维力F与六个连接杆所受轴力f之间的数值换算程序;基于ABAQUS软件建立了六维力传感器的有限元模型。通过仿真分析验证了数值换算程序的有效性,证明了新型桨叶根部段静力试验方法的可行性。 展开更多
关键词 桨叶根部段静试验 传感器 有限元
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一种双L型梁电容式六维力传感器设计
5
作者 蒲明辉 杨玉坤 薛斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期12-18,共7页
为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合... 为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合的方法对该传感器的结构参数进行优化设计,得到最优结构参数后进行仿真,结果显示该构型的电容式六维力传感器仿真精度为0.4258%。最后对该传感器进行加工与标定实验,结果显示该传感器的实验精度达到0.6376%。 展开更多
关键词 电容式传感器 弹性梁结构 差动结构电容器 粒子群算法 优化设计
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大量程柔性铰六维力传感器静态解耦的研究 被引量:19
6
作者 石中盘 赵铁石 +2 位作者 厉敏 赵延治 丁长涛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1062-1069,共8页
为提高大量程六维力传感器的测量精度,提出了一种新型的六维力传感器非线性静态解耦方法,该方法结合混合递阶遗传算法和小波神经网络的优点,采用递阶遗传算法与最小二乘法分别对小波神经网络隐层结构参数以及输出层权值进行优化,再将优... 为提高大量程六维力传感器的测量精度,提出了一种新型的六维力传感器非线性静态解耦方法,该方法结合混合递阶遗传算法和小波神经网络的优点,采用递阶遗传算法与最小二乘法分别对小波神经网络隐层结构参数以及输出层权值进行优化,再将优化后的小波神经网络模型用于六维力传感器非线性解耦。建立了基于混合递阶遗传算法和优化小波神经网络的六维力传感器非线性解耦模型,设计了基于混合递阶遗传算法的小波神经网络结构及参数优化算法,给出了六维力传感器非线性解耦的具体实现流程。以最新研制的6-UPUR大量程柔性铰六维力传感器为对象进行实验,结果表明,采用该方法六维力传感器的Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别为1.25%和2.59%,比采用BP和RBF神经网络方法的测量精度高。 展开更多
关键词 传感器 大量程 静态解耦 混合递阶遗传算法 小波神经网络
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大量程预紧式六维力传感器及静态标定研究 被引量:21
7
作者 姚建涛 侯雨雷 +2 位作者 牛建业 陈捷 赵永生 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1233-1239,共7页
提出一种新型的基于6/3-3Stewart结构的大量程预紧式六维力传感器,介绍了传感器的结构特点和测量原理。假设传感器为线性系统的情况下,研究超静定受力状态下的静态标定原理,并给出两种求解标定矩阵的标定方案。为了改善维间耦合和制造... 提出一种新型的基于6/3-3Stewart结构的大量程预紧式六维力传感器,介绍了传感器的结构特点和测量原理。假设传感器为线性系统的情况下,研究超静定受力状态下的静态标定原理,并给出两种求解标定矩阵的标定方案。为了改善维间耦合和制造误差等因素带来的非线性影响,利用误差反传算法和径向基函数神经网络,研究传感器的非线性静态标定方法。最后对传感器样机进行静态标定实验,给出了4种标定方案的实验结果并进行比较。标定结果表明该六维力传感器具有较好的测试精度,4种方法有效地解决了预紧式传感器超静定受力而带来的标定难题。 展开更多
关键词 STEWART平台 传感器 预紧 超静定 标定
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高灵敏度大量程六维力传感器设计 被引量:16
8
作者 韩康 陈立恒 +2 位作者 李行 夏明一 吴清文 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期61-69,共9页
为满足空间在轨组装望远镜地面装配试验的相关需求,综合考虑六维力传感器的量程、刚度和灵敏度等因素,设计了一种高灵敏度大量程六维力传感器。首先对经典十字梁六维力传感器进行数学建模,通过对比各通道单独作用时,应变梁表面应变和弹... 为满足空间在轨组装望远镜地面装配试验的相关需求,综合考虑六维力传感器的量程、刚度和灵敏度等因素,设计了一种高灵敏度大量程六维力传感器。首先对经典十字梁六维力传感器进行数学建模,通过对比各通道单独作用时,应变梁表面应变和弹性体变形刚度的数学表达式,提出一套提高传感器灵敏度的改进方案;然后对传感器结构进行详细设计,并通过传感器的有限元仿真验证结构方案可行性;最后,对六维力传感器进行加工与标定,得到传感器线重复性误差小于0.33%FS,力通道测量灵敏度大于0.83 mV/V,力矩通道测量灵敏度大于2.6 mV/V。该六维力传感器各项性能优良,目前已应用于在轨组装望远镜地面实验当中。 展开更多
关键词 传感器 刚度 灵敏度 最小二乘法标定 间耦合
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大量程六维力传感器设计与标定研究 被引量:10
9
作者 韩康 王智 +2 位作者 李昂 夏明一 霍琦 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第5期87-90,共4页
为提高大量程六维力传感器的灵敏度,设计了一种适用于机械臂末端的应变式传感器。该传感器采用十字梁式弹性体结构,通过优化应变梁结构和合理布置应变片等方式,使传感器在大量程条件下仍具有较高的刚度和灵敏度。使用有限元法分析验证... 为提高大量程六维力传感器的灵敏度,设计了一种适用于机械臂末端的应变式传感器。该传感器采用十字梁式弹性体结构,通过优化应变梁结构和合理布置应变片等方式,使传感器在大量程条件下仍具有较高的刚度和灵敏度。使用有限元法分析验证了传感器应力分布的合理性,并根据最小二乘法标定原理对传感器进行解耦标定实验,实验结果表明:传感器静态性能良好,最小灵敏度为0.375 m V/N,满足使用要求。 展开更多
关键词 传感器 十字梁式弹性体 灵敏度 有限元法 解耦标定
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一种小量程六维力传感器的设计与分析 被引量:13
10
作者 何小辉 蔡萍 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第1期20-22,25,共4页
针对外科手术力觉信息采集对多维力传感器提出的低量程和高分辨率的要求,对常规的十字梁六维力传感器进行结构改进,设计了一种具有滑移结构的低维间耦合的小量程六维力传感器。分析了传感器结构抑制维间耦合的机理,通过有限元方法分析... 针对外科手术力觉信息采集对多维力传感器提出的低量程和高分辨率的要求,对常规的十字梁六维力传感器进行结构改进,设计了一种具有滑移结构的低维间耦合的小量程六维力传感器。分析了传感器结构抑制维间耦合的机理,通过有限元方法分析了其受力变形情况。标定实验表明:该六维力传感器非线性误差与维间耦合误差均小于2%,具有高灵敏度、高分辨率和低维间耦合的特点。 展开更多
关键词 传感器 量程 间耦合 滑移结构
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深海六维力传感器的结构设计
11
作者 刘涛 蒋健波 +3 位作者 张奇峰 翟宝琦 范云龙 杨文林 《今日制造与升级》 2024年第11期84-86,共3页
为满足水下机器人力感知需求、提升水下机器手作业能力、完成水下精细作业,提供一种深海六维力传感器,可在水下环境中获取空间三维正交力及力矩信息。首先,对弹性体完成了结构设计、材料选型,并通过静力学仿真进行了结构尺寸优化和量程... 为满足水下机器人力感知需求、提升水下机器手作业能力、完成水下精细作业,提供一种深海六维力传感器,可在水下环境中获取空间三维正交力及力矩信息。首先,对弹性体完成了结构设计、材料选型,并通过静力学仿真进行了结构尺寸优化和量程及分辨率确定。其次,通过大形变情况的密封设计和耐压设计,使传感器适应水下高压工作环境,利用全桥电路实现了电路解耦设计,可对噪声温度作用差分消除。 展开更多
关键词 水下机械手 传感器 弹性体设计 标定方法
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复合梁结构小型六维力传感器的优化设计
12
作者 孙逸文 陈希良 谢正宇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第3期21-28,共8页
文中设计了一种三横梁与三竖梁复合的六维力传感器弹性体结构,使其外径缩小至40 mm,整个传感器装配完成后外径为45 mm。首先基于有限元技术分析了其在各种载荷条件下的应变分布,根据应变分布特性,设计了传感器的惠斯登电桥方案,推导了... 文中设计了一种三横梁与三竖梁复合的六维力传感器弹性体结构,使其外径缩小至40 mm,整个传感器装配完成后外径为45 mm。首先基于有限元技术分析了其在各种载荷条件下的应变分布,根据应变分布特性,设计了传感器的惠斯登电桥方案,推导了每个方向的输出电压公式。在此基础上,基于Box-Behnken响应面法开展弹性体结构的优化,以弹性体上应变片贴片位置的平均应变作为优化目标,通过多目标遗传算法得到最优设计参数,F_(x)、F_(y)、F_(z)、M_(x)、M_(y)、M_(z) 6个方向的平均应变分别是优化前的1.5833、1.5632、1.7338、1.5113、1.5109、2.171倍。进行样机制作,完成标定实验,使用最小二乘法求得解耦矩阵,通过解耦矩阵求得传感器的Ι类误差分别为0.18%、0.42%、0.41%、0.05%、0.49%、0.6%,ΙΙ类误差最大值为1.665%,精度高,维间耦合小,验证了该结构的可行性。 展开更多
关键词 传感器 复合梁结构 结构参数优化 响应面法 最小二乘法
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六维力传感器动态误差建模与分析
13
作者 吴桐 黄伟才 《日用电器》 2024年第9期39-43,共5页
针对线性解耦算法不能有效解决六维传感器动态耦合问题,对六维力传感器动态误差研究进行建模与分析。建立PNN-APSO数学动态解耦模型,通过引入自适应惯性权重来更新粒子速度,进一步增强粒子的整体搜索能力,有效的修正网络连接权值函数等... 针对线性解耦算法不能有效解决六维传感器动态耦合问题,对六维力传感器动态误差研究进行建模与分析。建立PNN-APSO数学动态解耦模型,通过引入自适应惯性权重来更新粒子速度,进一步增强粒子的整体搜索能力,有效的修正网络连接权值函数等参数,网络被不断优化,有效提高网络的鲁棒性和有效性。结果表明,模型损失值在0.3左右,准确率在0.92~0.98内,该算法可降低传感器实际动态测量环境下的维间耦合误差,满足行业对六维力传感器高精度的检测需求。 展开更多
关键词 传感器 动态解耦模型 APSO PNN
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基于时间函数的并联六维力传感器量程设计 被引量:1
14
作者 刘琬钰 王志军 +2 位作者 田雪珂 崔建国 李占贤 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第8期80-83,共4页
针对并联六维力传感器设计与制造过程中面临的解耦计算复杂、量程确定困难、实用性不强等问题,应用螺旋理论,推导了其受六维外力向测量分支反作用力的映射矩阵;基于工程实际,提出并建立了并联六维力传感器测量分支作用反力的时间函数模... 针对并联六维力传感器设计与制造过程中面临的解耦计算复杂、量程确定困难、实用性不强等问题,应用螺旋理论,推导了其受六维外力向测量分支反作用力的映射矩阵;基于工程实际,提出并建立了并联六维力传感器测量分支作用反力的时间函数模型;提出了一种在特定工作环境下测量分支量程的确定方法。以Stewart并联结构为例,针对曲面打磨作业,确定了其测量分支的量程,验证了时间函数模型的正确性和可行性。研究内容对提高并联结构六维力传感器的工程应用性有重要的实践价值。 展开更多
关键词 传感器 测量分支 时间函数 量程
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基于六维力传感器的工业机器人末端负载受力感知研究 被引量:44
15
作者 张立建 胡瑞钦 易旺民 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期439-447,共9页
针对工业机器人末端负载与外界环境接触力的感知需求,在机器人法兰与负载之间设置六维力传感器,并研究一套标定与计算方法,综合考虑负载重力作用、传感器零点、机器人安装倾角等因素,利用不少于3个机器人姿态下的力传感器数据,可求得传... 针对工业机器人末端负载与外界环境接触力的感知需求,在机器人法兰与负载之间设置六维力传感器,并研究一套标定与计算方法,综合考虑负载重力作用、传感器零点、机器人安装倾角等因素,利用不少于3个机器人姿态下的力传感器数据,可求得传感器零点、机器人安装倾角、负载重力大小、负载重心坐标等参数,进一步可消除传感器零点及负载重力对受力感知的影响,精确得到机器人末端负载所受的外部作用力与力矩.实验得到对于重量从320 N到1 917 N的负载,在静态条件下,感知外力的误差在负载重力的0.28%以内,感知外力矩的误差在负载对传感器力矩的0.59%以内. 展开更多
关键词 感知 补偿 零点标定 传感器 工业机器人
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平板式压电六维力/力矩传感器的研制 被引量:12
16
作者 刘俊 秦岚 +2 位作者 李敏 刘京诚 薛联 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1569-1579,共11页
针对弹性体式六维力/力矩传感器存在的技术瓶颈,提出了一种新型平板式压电六维力/力矩传感器。首先,介绍了传感器的结构和工作原理,提出了两种石英晶片组布置方案。然后,推导了两种布置方案的传感器的数学模型,并建立了有限元模型,仿真... 针对弹性体式六维力/力矩传感器存在的技术瓶颈,提出了一种新型平板式压电六维力/力矩传感器。首先,介绍了传感器的结构和工作原理,提出了两种石英晶片组布置方案。然后,推导了两种布置方案的传感器的数学模型,并建立了有限元模型,仿真得到了两种结构传感器输出的电荷灵敏度、维间干扰、固有频率等重要参数,确定了石英晶片组相对合理的布置方式。最后,对传感器进行了静态和动态标定。研究结果表明:传感器结构简单合理、仿真分析方法和数学模型正确,固有频率>25 kHz,使用退耦矩阵后传感器的维间干扰<3%,基本满足传感器的设计指标。 展开更多
关键词 压电传感器 传感器 /传感器 有限元分析
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基于径向基函数神经网络的压电式六维力传感器解耦算法 被引量:20
17
作者 李映君 韩彬彬 +4 位作者 王桂从 黄舒 孙杨 杨雪 陈乃建 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1266-1271,共6页
针对四点支撑结构的压电式六维力传感器线性度差,维间耦合严重的问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的解耦算法。分析了耦合产生的主要原因,建立了RBF神经网络模型。通过对六维力传感器进行标定实验获取解耦所需的实验数据,并对实... 针对四点支撑结构的压电式六维力传感器线性度差,维间耦合严重的问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的解耦算法。分析了耦合产生的主要原因,建立了RBF神经网络模型。通过对六维力传感器进行标定实验获取解耦所需的实验数据,并对实验数据进行处理。然后采用RBF神经网络优化传感器输出系统的多维非线性解耦算法,解耦出传感器的输入输出映射关系,得到解耦后的传感器输出数据。对传感器解耦后的数据分析表明:采用RBF神经网络的解耦算法得到的最大Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别为1.29%、1.56%。结果显示:采用RBF神经网络的解耦算法,能够更加有效地减小传感器的Ⅰ类误差和Ⅱ类误差,满足了传感器两类误差指标均低于2%的要求。该算法有效地提高了传感器的测量精度,基本解决了传感器解耦困难的难题, 展开更多
关键词 传感器 压电式传感器 径向基函数神经网络 解耦算法
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预紧式并联六维力传感器容错测量机理与标定测试研究 被引量:12
18
作者 姚建涛 崔朋肖 +2 位作者 朱佳龙 许允斗 赵永生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期58-66,共9页
对一种预紧式并联六维力传感器进行了容错测量原理的理论分析与标定测试研究。介绍了预紧式并联六维力传感器的结构容错特点,并基于螺旋理论和变形协调关系,分别建立传感器无故障、信号故障时的数学模型,进而揭示其容错测量机理。研究... 对一种预紧式并联六维力传感器进行了容错测量原理的理论分析与标定测试研究。介绍了预紧式并联六维力传感器的结构容错特点,并基于螺旋理论和变形协调关系,分别建立传感器无故障、信号故障时的数学模型,进而揭示其容错测量机理。研究分析了预紧式并联六维力传感器的静态标定算法,提出一种容错标定方法,并对传感器进行了无故障及信号故障时单向、两方向组合及分区加载的容错静态标定测试研究。通过分析测试数据,得到传感器不同工作状态下的线性误差。研究内容为容错六维力传感器的实际应用奠定了理论和试验基础。 展开更多
关键词 预紧 并联 容错 传感器 标定测试
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超静定六维力传感器静定测量模型及标定方法 被引量:25
19
作者 姚建涛 李立建 +1 位作者 许允斗 赵永生 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1927-1933,共7页
针对一种预紧式超静定Stewart结构六维力传感器,通过综合考虑传感器的整体刚度和分支杆变形的位移协调关系,以简洁的解析表达式推导得到了包含中间预紧分支作用的广义外力与6个测量分支轴向力之间的全映射关系,建立了超静定六维力传感... 针对一种预紧式超静定Stewart结构六维力传感器,通过综合考虑传感器的整体刚度和分支杆变形的位移协调关系,以简洁的解析表达式推导得到了包含中间预紧分支作用的广义外力与6个测量分支轴向力之间的全映射关系,建立了超静定六维力传感器的静定测量模型,并提出一种超静定六维力传感器的静定标定方法,进行了标定实验及测试研究。研究内容为解决超静定并联式结构的六维力传感器受力分析提供了新的途径,同时为超静定结构六维力传感器的标定研究奠定了理论和实验基础。 展开更多
关键词 传感器 预紧式超静定 静定测量模型 静定标定 误差评价
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六维力/力矩传感器静态解耦算法的研究与应用 被引量:25
20
作者 茅晨 宋爱国 +1 位作者 高翔 徐国政 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期205-210,共6页
维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为... 维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为例进行标定实验,用两种解耦算法对其进行解耦计算。实验结果证明基于耦合误差建模的静态解耦算法的有效性。 展开更多
关键词 间耦合 /传感器 耦合误差模型 静态解耦算法
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