Stewart结构六维力传感器力各向同性研究

对于Stewart并联结构的六维力传感器 ,当坐标系建立在下平台的几何中心处 ,根据传感器的静态数学模型 ,研究了力各向同性指标 ,得到力各向同性的具体解析表达式 ,同时对力各向同性进行了图谱分析 。

预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器

针对六维力/力矩传感器测量量程受限问题,提出一种具有分载测量功能的预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器。首先,对比传统Stewart结构力/力矩传感器,阐述了预紧式六维力/力矩传感器的结构特点和测量原理。然后,完成了预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的结构设计。建立了传感器的有限元模型,对模型进行了模态分析,得到了传感器的前五阶固有频率和振型,并确定了传感器的工作带宽为0～204Hz。最后,研究了传感器的静态标定原理,并对传感器进行了静态标定实验,得到了传感器的标定实验解耦矩阵。实验结果表明,该预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的测力量程为0～3 000N,测力矩量程达0～300N.m,测量精度优于实际值的7.5%。传感器能够满足空间六维力/力矩的测量,具有量程大、解耦计算简单、安装调试方便等优点。

基于复合单叶双曲面的广义Gough-Stewart结构六维力传感器各向同性优化设计

六维力传感器力敏元件的结构设计是实现低耦合、高精度性能的关键,标准Gough-Stewart结构六维力传感器力各向同性度的最佳值为0.707,其力各向同性的本质不可达特性直接影响测量精度。为此采用广义Gough-Stewart结构设计六维力传感器,通过具有最小结构参数描述集的复合单叶双曲面描述定义、分析力各向同性问题,推导了封闭、解析的数学描述,证明了其力各向同性的可达性,提出了满足力测量中心位置需求的力各向同性空间六维力传感器Gough-Stewart并联结构设计方法。研究表明所提出的设计和综合方法不仅是一种构造一类力各向同性广义GoughStewart结构六维力传感器的新方法,还是一种并联机构构型综合的新方法。

并联结构力传感器力矩各向同性研究

六维力传感器可以同时测量空间六维广义力 ,已成为机器人研究领域的重点之一。文中研究的是一种新型、适用于机器人手腕和指尖的Stewart结构的六维力传感器 ,分析其力矩各向同性指标 ,得到力矩各向同性的具体解析表达式 ,同时对力矩各向同性进行了图谱分析 ,并研究了坐标系变化对力矩各向同性指标的影响 ,为该六维力传感器的结构设计奠定了理论基础 ,其研究结果具有理论和实用价值。

六维大力传感器测量原理研究

针对巨型重载操作机六维大力测量的难题,提出了一种并联六维大力测量的方法,即采用Stewart结构与重型操作机械手手臂并联的方式,将机械手臂所受六维大力的小部分分载于Stewart结构的六杆,并对传感器进行力学解耦,进而实现六维大力值的测量.给出了六维大力传感器的仿真实例,并分析了传感器重要参数对分载能力的影响.实例表明:增大分载梁半径和减小上平台厚度都会提高分载能力,尤其分载梁半径对分载能力影响较大.为六维大力传感器的进一步优化设计提供了一定的理论依据,且最终验证了该测量方法的合理性和有效性.

基于单叶双曲面的标准Stewart并联结构六维力传感器各向同性优化设计

基于Stewart并联结构六维力/力矩传感器在空间六维力的准确检测上具有广泛前景,设计低耦合、高精度、易于标定和使用的六维力/力矩传感器是其结构设计的关键问题。传统Stewart并联结构几何参数描述为6个相互耦合的变量,不利于实现设计参数与设计指标的解耦,而且非正交条件下的各向同性使得六维力/力矩传感器仍存在耦合,为此提出基于单叶双曲面定义并构造Stewart并联结构,将最小结构参数描述集元素数量减至3个,利用解析的静态数学模型推导满足传感器正向和逆向的力/力矩各向同性的条件,以得到二者相互制约的关系,给出解耦中心数学表达式。通过综合各个性能指标,提出了优化设计方法,给出了构造一类各向同性的Stewart并联结构六维力/力矩传感器的新方法,为该类传感器设计提供了新路线。

机器人六维力传感器静态标定研究

针对Stewart并联结构的机器人六维力传感器,设计了其静态标定装置,对静态标定系统的结构组成及标定步骤进行研究。以机器人手指用六维力传感器为例进行了试验,对试验结果的分析表明了该标定系统设计及标定方法的正确性及实用性。

深海采矿系统多维运动补偿器的运动学设计

根据采矿船在海浪中的运动情况,确定了深海采矿系统多维运动补偿器要满足的运动学要求。提出了基于6-SPS结构Stewart平台的采矿系统多维运动补偿器的设计方案,确定了平台的结构尺寸。运用matlab绘制出了补偿器的工作空间图形,证明设计的尺寸满足运动学要求。

六维控制器力敏元件研究

本文介绍了六维控制器的设计思想,对六维控制器中Stewart并联结构力敏元件进行了受力分析,并在此基础上进行了力敏元件结构设计,同时阐述了力敏元件微型化方面所采取的措施.