【摘 要】
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设计了一种应变式全剪切六维力传感器,该传感器弹性体采用了薄壁圆筒结构,在该圆筒的上下两层各开有4个相位相差45°的槽孔,形成了具有三层敏感区域的弹性元件。具有结构简单
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设计了一种应变式全剪切六维力传感器,该传感器弹性体采用了薄壁圆筒结构,在该圆筒的上下两层各开有4个相位相差45°的槽孔,形成了具有三层敏感区域的弹性元件。具有结构简单、纯剪切测量、整体式等特点。采用正交试验与有限元方法对弹性体结构参数进行了优化,并得到了弹性体最优结构尺寸。运用有限元法对传感器进行了静态分析,找出了传感器在静态力作用下各应变区域的应变变化规律,研究了线性度等静态特性,并讨论了传感器各方向间的静态耦合情况。通过对传感器的模态分析得出了传感器各阶固有频率及阵型；谐响应分析与瞬态响应分析得到了传感器在动态载荷作用下频响特性,并分析了传感器的动态维间耦合情况。依据各应变区域的应变变化规律确定了贴片位置,并根据六维力传感器的测量原理选择了合适的应变片。根据测量要求设计了测量各方向力或力矩的组桥方式,并通过合理的组桥在理论上消除了维间耦合。设计了传感器静态标定实验,采用加标准砝码的方法对传感器进行了静态标定,并得到了非线性度、灵敏度、回程误差等传感器的静态性能指标。介绍了几种静态解耦的方法及特点。采用了最小二乘法进行静态线性解耦,BP神经网络方法进行静态非线性解耦,并且比较了两种方法的解耦效果。结果显示,BP神经网络方法比最小二乘法的解耦精度高。图[87]表[17]参[47]
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