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《重庆大学》 2005年
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基于差动式压电多维力(6维)传感器的研究

刘俊  
【摘要】:多维力传感器是实现机器人类人化和智能化最为重要的一种传感器,它是工程力学检测和机器人运动控制的基础。随着机器人技术的发展,多维力传感器的应用范围已经越来越广泛。本文利用压电原理研究和设计了差动式压电多维力传感器,论文论述了压电原理,建立了多维力传感器模型,给出了基于该传感器的静态、动态标定系统,对压电式力传感器的信号处理电路进行了重点研究与设计制作。本文主要完成了以下几方面工作:  ①从生物压电效应和“生物皮肤”效应出发,提出了“组合式”力传感器设计方法,并应用于差动式压电多维力传感器的设计中。建立了该传感器的数学模型,并进行了详细的理论推导,实验结论表明该差动式压电多维力传感器具有结构简单、易加工、体积小、灵敏度及固有频率高、受温度影响小、极间干扰小、能有效抑制系统误差和随机误差等优点。  ② 通过对现有力传感器标定设备的研究分析,依据砝码标定装置的原理,设计了差动式压电多维力传感器的静态、动态两用砝码式加载装置及相应的标定系统,并推导出了施加标准力的理论公式。  ③ 完成了基于压电式传感器的二次仪表——准静态电荷放大器的优化设计工作,对电荷放大器的程控化基本理论进行了详尽的对比论述,给出了相关的计算公式和设计方法,为下一步实现准静态电荷放大器的程控化提供了理论依据。  ④在现有的实验条件下,完成了对论文中涉及的准静态电荷放大器的设计、制作与实验,并将实验测试的低频下限频率与现有电荷放大器在同等条件下测试的低频下限进行了对比实验,结果令人满意,达到了设计要求。  ⑤本多维力传感器已申请了实用新型专利(专利申请号:200320123985.4)。 
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP212

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