压电四维测力仪扭矩测量精度提升

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作者 张军 张鹏 +3 位作者 滕玄德 蔡佳乐 王郁赫 任宗金 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1584-1593,共10页

现有压电式四维力测量方法中,扭矩有通过侧向力解算和直接测量两种方式,解算法适用性广但受分力间交叉耦合影响大,直接测量理论精度较高但传感器布置方式受限。本文提出通过传感器内增加石英晶组,不依赖传感器特殊布置而实现扭矩直接测... 现有压电式四维力测量方法中,扭矩有通过侧向力解算和直接测量两种方式,解算法适用性广但受分力间交叉耦合影响大,直接测量理论精度较高但传感器布置方式受限。本文提出通过传感器内增加石英晶组,不依赖传感器特殊布置而实现扭矩直接测量的四维力测量方案。首先,确定传感器布局方案,在现有三向力测量基础上,各传感器内新增剪切力测量晶组用以测量扭矩;定义传感器加工、装配过程的误差,建立两种测量方法下扭矩测量误差传递模型,通过数值仿真对比测量精度上的差异;设计制备了测力仪,对测力仪关键尺寸进行参数化分析;开展静、动态性能检定实验,在此基础上,开展了多点扭矩加载标定实验,利用两种测量方案计算扭矩。实验结果表明:测力仪最大非线性误差、重复性误差<0.5%,向间干扰<3%,测力仪各向固有频率>1400 Hz,静、动态性能符合设计要求;多点扭矩加载实验中新方案均方误差降低83.4%,最大测量误差降低26.5%。验证了新方案在提高扭矩测量精度方面的有效性,具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 扭矩测试精度 四维力测量 四向力传感器 测力仪设计 参数化分析

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用于高精度电动钻孔器的复合力传感器设计

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作者 顾井飞 陈兴强 《安阳工学院学报》 2024年第6期26-34,共9页

设计了一种用于高精度电动钻孔器的复合力传感器,能够为电动钻孔器的转速及进给速度的自动调节提供准确有效的反馈判断参数。传感器安装在电动钻孔器的驱动轴和钻头之间,能够将钻头受到的扭矩和沿轴线方向的阻力实时反馈给控制机构。传... 设计了一种用于高精度电动钻孔器的复合力传感器,能够为电动钻孔器的转速及进给速度的自动调节提供准确有效的反馈判断参数。传感器安装在电动钻孔器的驱动轴和钻头之间,能够将钻头受到的扭矩和沿轴线方向的阻力实时反馈给控制机构。传感器的旋转轴和弹性体采用一体式结构,通过力学计算确定了其应变与扭矩和轴向阻力成近似线性关系;利用有限元方法分析了弹性体的应变分布、扭力和阻力之间的相互影响和极限形变;通过实验,得到了传感器的解耦矩阵。实践表明,传感器扭矩信号的灵敏度可达2.6 mV·V^(-1),综合测量误差≤0.5%,阻力信号的灵敏度可达2.2 mV·V^(-1),综合测量误差≤2%。传感器安装在电动钻孔器上,能够将扭矩信息和阻力信息实时反馈给控制机构,有助于电动钻孔器及时和准确地对转速和进给速度进行主动调节。 展开更多

关键词 力敏传感器 扭矩测量 阻力测量 有限元分析 解耦矩阵

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一种基于TMR技术的力矩传感器设计

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作者 严逢辉 潘鸣 《智能物联技术》 2024年第5期92-98,共7页

针对电助力自行车的动态力矩测量,设计一种基于穿隧磁阻(Tunneling Magneto Resistive,TMR)的一维力/力矩的检测系统以及一种无线数能同传系统,用于测量人体在骑行过程中,施加在中轴上的力矩,并实现力矩传感器信号的多级放大以及信号采... 针对电助力自行车的动态力矩测量,设计一种基于穿隧磁阻(Tunneling Magneto Resistive,TMR)的一维力/力矩的检测系统以及一种无线数能同传系统,用于测量人体在骑行过程中,施加在中轴上的力矩,并实现力矩传感器信号的多级放大以及信号采集软件和硬件的设计。应用控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线接口与外部上层控制器通信,实时计算和传递电助力自行车骑行过程中的力矩信号。实验结果证明,该传感系统能够完成脚底踩踏力矩信息的实时采集、计算与通信。 展开更多

关键词 电助力自行车 动态力矩测量 力/力矩传感器

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五维力测力平台的研制 被引量：4

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作者 唐毅 葛运建 +1 位作者 孙怡宁 申飞 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第5期17-18,共2页

介绍了一种 5维力测力平台的原理 ,结构以及硬件设计和软件功能 ,这种结构的 5维力具有精度高 ,频响好的特性。

关键词 五维力 测力台 传感器 多维力传感器 研制

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一种二维力/扭矩传感器的设计 被引量：6

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作者 沈辉 吉爱红 +2 位作者 颜化冰 黄卫清 戴振东 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第1期63-65,共3页

针对用于测试旋转型行波超声电机工作状态下定子、转子摩擦力／力矩的特殊要求，并利用有限元法对传感器进行了结构优化，设计了组合式二维传感器，该传感器的一维测量法向正压力；另一维测量扭矩。法向力的量程为0-200N，准确度为0．0... 针对用于测试旋转型行波超声电机工作状态下定子、转子摩擦力／力矩的特殊要求，并利用有限元法对传感器进行了结构优化，设计了组合式二维传感器，该传感器的一维测量法向正压力；另一维测量扭矩。法向力的量程为0-200N，准确度为0．09％；扭矩的量程为0-2N·m，准确度为0．41％。满足了试验要求。 展开更多

关键词 力传感器 扭矩 超声电机 测量 有限元法

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应变式井下工程参数测量传感器组桥与布片研究 被引量：6

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作者 胡泽 肖宇恒 +1 位作者 葛亮 张韬 《自动化仪表》 CAS 北大核心 2012年第5期77-79,共3页

为了实时了解井下钻头的工作情况,提高钻井的安全性和可靠性,设计了一种应变式传感器。该传感器使用4组全桥方式的测量电桥。测量电桥采用科学的布片和组桥方法,能同时测量钻压、扭矩和钻头所受的侧向力,并有效抵消温度对测量参数的影响... 为了实时了解井下钻头的工作情况,提高钻井的安全性和可靠性,设计了一种应变式传感器。该传感器使用4组全桥方式的测量电桥。测量电桥采用科学的布片和组桥方法,能同时测量钻压、扭矩和钻头所受的侧向力,并有效抵消温度对测量参数的影响,从而降低各测量参数之间的耦合影响。针对井下恶劣的工况条件,采用了镍铬铝合金制作的金属箔式应变片。该应变片能够抗高温、抗蠕变和耐腐蚀。现场试验结果表明,各组测量电桥能够满足实际工况需要。 展开更多

关键词 应变片 传感器 扭矩 侧向力 实时计量

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基于指端6维力传感器的接触点测量算法研究 被引量：4

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作者 韩壮志 王田苗 +1 位作者 张玉茹 刘军传 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期400-404,共5页

在硬手指接触模型下应用 6维力传感器测量值计算接触点位置时 ,有可能出现无解现象 .针对这一问题 ,分析和证明了硬手指和软手指接触模型下解的存在性和相容性 ,指出当测量力和力矩正交时 ,硬手指算法有实根 ,且符合相容性 ,反之则不然 ... 在硬手指接触模型下应用 6维力传感器测量值计算接触点位置时 ,有可能出现无解现象 .针对这一问题 ,分析和证明了硬手指和软手指接触模型下解的存在性和相容性 ,指出当测量力和力矩正交时 ,硬手指算法有实根 ,且符合相容性 ,反之则不然 .当测量力和力矩非正交时 ,对任意非零接触力旋量 ,软手指算法存在唯一实数解 .因此在实际测量过程中 ,可通过判断测量力和力矩是否正交 ,作为选择使用两种算法的依据 ,以确保测量结果和控制系统稳定可靠 . 展开更多

关键词 机器人 力传感器 灵巧手 触觉

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面向机器人的多维力/力矩传感器综述 被引量：26

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作者 钟晓玲 张晓霞 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第5期1-4,共4页

多维力/力矩传感器能同时检测两个和以上方向的力/力矩分量信息,且在机器人、航空航天、生物医学等众多领域发挥着重要作用。针对多维力/力矩传感器的研究现状,对国内外多维力/力矩传感器这一领域的研究成果进行了较为系统的介绍,对各... 多维力/力矩传感器能同时检测两个和以上方向的力/力矩分量信息,且在机器人、航空航天、生物医学等众多领域发挥着重要作用。针对多维力/力矩传感器的研究现状,对国内外多维力/力矩传感器这一领域的研究成果进行了较为系统的介绍,对各类典型的多维力/力矩传感器的优缺点进行了分析,并对这一技术的发展进行了总结。 展开更多

关键词 机器人 多维力/力矩传感器 优化设计 性能指标

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电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测方法 被引量：3

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作者 陈辛波 杭鹏 +1 位作者 王叶枫 王弦弦 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期286-290,316,共6页

提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根... 提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根据齿轮机构传力分析,导出轮边电机转矩检测公式;通过仿真分析、样机试制和试验测试,验证所述转矩检测方法的可行性和检测精度的准确性.该转矩检测方法有利于电动汽车驱动电机的高效控制,改善电动汽车的能源利用率和行驶性能. 展开更多

关键词 转矩检测 轮边电驱动 力传感器 偏心套

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临场感测试技术及力觉临场感的实现 被引量：3

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作者 宋爱国 黄惟一 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期249-254,共6页

本文对临场感的概念作了说明，总结了临场感测试技术的特点。在对人的力觉感知过程分析的基础上，设计了和人手相接口的单自由度力觉临场感测试系统，并从电路二端口网络理论出发对力觉临场感的测试原理和方法作了分析。实验表明了该测... 本文对临场感的概念作了说明，总结了临场感测试技术的特点。在对人的力觉感知过程分析的基础上，设计了和人手相接口的单自由度力觉临场感测试系统，并从电路二端口网络理论出发对力觉临场感的测试原理和方法作了分析。实验表明了该测试技术的有效性。 展开更多

关键词 临场感 力觉 力矩传感器 测量

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并联结构力传感器力矩各向同性研究 被引量：3

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作者 张晓辉 《机械设计与研究》 CSCD 2004年第2期20-22,共3页

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... 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。 展开更多

关键词 机器人 STEWART结构 六维力传感器 力矩各向同性 图谱分析

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一种新型自解耦六维力/力矩传感器结构设计与优化 被引量：6

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作者 熊雅晴 虞伟建 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第11期106-108,115,共4页

针对多维传感器广泛存在维间耦合效应,精度难以提高的问题,设计了一种具有自解耦特性的新型六维力/力矩传感器。采用有限元法对该传感器弹性体进行静力分析,研究了结构在不同工况下的应力应变分布。基于结构变形特点,对特征点位置和布... 针对多维传感器广泛存在维间耦合效应,精度难以提高的问题,设计了一种具有自解耦特性的新型六维力/力矩传感器。采用有限元法对该传感器弹性体进行静力分析,研究了结构在不同工况下的应力应变分布。基于结构变形特点,对特征点位置和布片组桥方式进行了优化。同时也对结构进行了维间耦合分析,验证了该新型传感器具有耦合效应低的优点,提高了传感器的精度,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 六维力/力矩传感器 结构设计与优化 有限元法 维间耦合

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轴系摩擦力矩测试台的研制及其实验 被引量：1

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作者 李荣 陈文敏 史士财 《机械传动》 CSCD 北大核心 2013年第9期151-153,158,共4页

采用步进电机驱动,利用精密力传感器开发了轴系摩擦力矩测试台,通过调节力传感器的安装位置来调节测试台的测量范围,可以实现对不同测量范围被测轴系组件的测试。并利用该测试台对某轴系组件的轴系摩擦特性进行了测试,为控制系统的设计... 采用步进电机驱动,利用精密力传感器开发了轴系摩擦力矩测试台,通过调节力传感器的安装位置来调节测试台的测量范围,可以实现对不同测量范围被测轴系组件的测试。并利用该测试台对某轴系组件的轴系摩擦特性进行了测试,为控制系统的设计提供必要的设计依据。 展开更多

关键词 摩擦力矩 力传感器 测试台

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