Projeto e pesquisa de um novo tipo de sensor de força de seis eixos de alta precisão

2025-03-01

Os sensores tradicionais de força de eixo único não podem mais atender às necessidades da produção e tecnologia modernas. Os sensores de força de seis eixos estão cada vez mais atraindo a atenção de muitos estudiosos. Os sensores de força de seis eixos podem medir forças e torques em seis direções ao mesmo tempo e são amplamente utilizados em máquinas, braços de robô, aeroespacial, biomedicina e outros campos. No entanto, os sensores de força de seis eixos atualmente estudados geralmente têm muitos problemas. Os sensores de alta precisão e alta sensibilidade são urgentemente necessários para mais pesquisas. Este artigo combina análise teórica, experimentos de simulação de elementos finitos e simulação e otimiza a estrutura do sensor com base na pesquisa de sensores existente. Um novo tipo de sensor de força de seis eixos de alta precisão é proposto. O principal conteúdo de pesquisa inclui:

1. Após a análise aprofundada dos vários desempenhos do sensor e explorando a lei das mudanças no desempenho do sensor com os parâmetros geométricos do sensor. É proposto um novo tipo de estrutura do sensor de força de seis eixos do tipo composta. O sensor possui uma estrutura simples, deformação óbvia e fácil operação da posição do patch. Os métodos de simulação de teste ortogonal e elementos finitos são usados ​​para determinar os parâmetros de tamanho do sensor.

2. Use o software ABAQUS Analysis para criar o modelo do sensor e execute uma análise estática e dinâmica no sensor. São obtidas a distribuição de deformação do sensor sob a carga de força externa e a frequência natural das seis primeiras ordens do sensor. Os resultados mostram que o sensor tem uma boa linearidade.

3. Com base no princípio básico do copo Whits Surge, determine o layout do sensor de força versante. Com base nos resultados da análise do método do elemento finito, determine a área de deformação do corpo elástico, combine a escala da estrutura do sensor e execute um layout razoável nele. E aumente a saída adequadamente e reduza o problema de acoplamento interdimensional do sensor de força tridimensional no patch.

4. Desenvolva um dispositivo de calibração especial para o sensor. De acordo com a estrutura e a forma do sensor, projete um conjunto de dispositivos de calibração de sensores especiais. De acordo com os resultados do experimento de simulação, o sensor é dissociado. Use o método quadrado e o método da rede neural da BP para calcular a relação entre eles e concluir o estudo de calibração do sensor. O estudo mostra que o método da rede neural da BP tem um melhor efeito de desacoplamento.

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