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六维加速度传感器的结构与标定研究

丁冬生  
【摘要】: 本文针对国内外有关多维加速度传感器的理论分析与实验研究进行了比较深入和系统的分析与综述。在此基础上,设计了六维加速度传感器静态标定系统,并对整体预紧平台式六维加速度传感器样机进行了静态标定实验、误差分析的研究。 以6-SPS并联机构为原型,借助并联机构的理论建立了输入加速度矢量和输出信号之间的映射关系。从理论上验证了并联结构六维加速度传感器的可行性。根据并联机构的特征,结合一般传感器的性能指标,定义了并联结构六维加速度传感器的性能指标。 在前人研究的基础上,制定了传感器的整体结构尺寸,为进一步优化传感器的性能,对传感器的一些零部件进行了优化,改善了球铰结构存在的间隙、摩擦等问题。针对当前六维加速度传感器标定实验的现状,设计了一套标定平台。 对六维加速度传感器的静态标定方法进行了研究。首先,研究了传统Stewart平台的标定方法;然后,针对本课题所研究的整体预紧式六维加速度传感器进行受力分析,并在此基础上提出两种标定方法。两种方法从不同思路入手,运用数值、矩阵线性分析等理论解决了由于预紧式传感器超静定受力而带来的标定难题。 本论文的研究工作对机器人用六维加速度传感器的进一步研究具有一定的理论指导意义和实际使用价值。


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