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基于Stewart平台的预紧式六维力传感器研究

高进  
【摘要】: 本文对赵永生教授提出的整体预紧平台式六维力传感器进行了理论研究和 分析,对影响传感器静态和动态性能的机构参数和结构参数进行了抽取和研究。 论文首先介绍了该传感器的空间模型,给出和讨论了传感器各向同性指标 及该指标对应传感器机构参数的图谱;论文讨论了传感器灵敏度的问题,进而 根据平台受力与各分支轴向力之间的映射矩阵定义了传感器的广义放大倍数, 给出并讨论了广义放大倍数与传感器机构参数图谱;论文讨论了传感器球关节 摩擦力矩对六分支轴向力的影响,定义了摩擦力矩广义放大倍数,给出并讨论 了摩擦力矩广义放大倍数与传感器机构参数图谱;最后本文应用大型有限元分 析软件ANSYS对传感器的静力和动态特性进行了分析,对传感器的固有频率 进行了系统地研究,得到了机构参数、结构参数和预紧杆对固有频率的影响。 通过这些研究和分析为这种新型传感器的尺寸参数的选择提供了依据,在分析 中采用的无量纲化的方法可以使理论研究结果应用到尺寸系列化的各种多维力 传感器上,即从大型的振动测试平台到机器人腕力传感器和机器人手指用传感 器等。 论文的研究工作为进一步研究开发这种新型六维力传感器奠定了理论基 础,具有比较重要的理论与实际意义。


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