Projeto e pesquisa de um novo tipo de sensor de força de seis eixos de alta precisão
2025-03-01
Os sensores de força tradicionais de eixo único não podem mais atender às necessidades da produção e da tecnologia modernas. Sensores de força de seis eixos estão atraindo cada vez mais a atenção de muitos estudiosos. Sensores de força de seis eixos podem medir forças e torques em seis direções ao mesmo tempo e são amplamente utilizados em máquinas, braços robóticos, aeroespacial, biomedicina e outros campos. No entanto, os sensores de força de seis eixos atualmente estudados geralmente apresentam muitos problemas. Sensores de alta precisão e alta sensibilidade são urgentemente necessários para futuras pesquisas. Este artigo combina análise teórica, simulação de elementos finitos e experimentos de simulação e otimiza a estrutura do sensor com base na pesquisa de sensores existentes. É proposto um novo tipo de sensor de força de seis eixos de alta precisão. Os principais conteúdos da pesquisa incluem:
1. Após análise aprofundada dos vários desempenhos do sensor e exploração da lei das mudanças no desempenho do sensor com os parâmetros geométricos do sensor. Um novo tipo de estrutura de sensor de força de seis eixos tipo feixe composto é proposto. O sensor possui uma estrutura simples, deformação óbvia e fácil operação da posição do patch. Os métodos de teste ortogonal e simulação de elementos finitos são usados para determinar os parâmetros de tamanho do sensor.
2. Use o software de análise abaqus para construir o modelo do sensor e realizar análises estáticas e dinâmicas no sensor. A distribuição de deformação do sensor sob a carga de força externa e a frequência natural das primeiras seis ordens do sensor são obtidas. Os resultados mostram que o sensor possui boa linearidade.
3. Com base no princípio básico do copo de compensação Whits, determine o layout do sensor de força hexadimensional. Com base nos resultados da análise do método dos elementos finitos, 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 hexadimensional no patch.
4. Desenvolva um dispositivo de calibração especial para o sensor. De acordo com a estrutura e o formato do sensor, projete um conjunto de dispositivos especiais de calibração do sensor. De acordo com os resultados do experimento de simulação, o sensor está desacoplado. Use o método quadrado e o método da rede neural BP para calcular a relação entre eles e concluir o estudo de calibração do sensor. O estudo mostra que o método da rede neural BP tem um melhor efeito de dissociação.
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