【摘 要】
：
六维力传感器作为机器人智能化与类人化应用中最重要的传感器之一,为机器人运动控制提供力感信息,是机器人技术运动控制领域中重要的一环。常见的六维力传感器主要为电阻应变片式,但由于应变片粘贴工艺复杂,并且易受到机械磨损,对测量结果会产生一定影响。本文研究设计了一种电容式六维力传感器,设计了传感器结构,分析了测量原理,并综合运用计算和仿真分析了传感器的解耦可行性,设计了电容硬件检测电路及六维力传感器的加载
【基金项目】
：
广西创新驱动发展专项（桂科AA18118002）:多关节工业机器人核心关键技术研发及产业化； 广西创新驱动发展专项（桂科AA17204017）:人机共融的多位姿下肢康复训练机器人研究及产业化；
论文部分内容阅读
六维力传感器作为机器人智能化与类人化应用中最重要的传感器之一,为机器人运动控制提供力感信息,是机器人技术运动控制领域中重要的一环。常见的六维力传感器主要为电阻应变片式,但由于应变片粘贴工艺复杂,并且易受到机械磨损,对测量结果会产生一定影响。本文研究设计了一种电容式六维力传感器,设计了传感器结构,分析了测量原理,并综合运用计算和仿真分析了传感器的解耦可行性,设计了电容硬件检测电路及六维力传感器的加载试验平台,确定了力/力矩的加载方式。本文主要研究内容如下:（1）分析六维力传感器的国内外研究现状与电容式六维力传感器的发展趋势及应用前景;（2）对比变极距型、变面积型、变介电常数型和基于电容边缘效应变极距垂直极板电容器的测量原理,确定了不同测量原理灵敏度、理论线性度的计算公式,分析不同测量原理的优劣,综合考虑机械结构的因素,选择了变极距平行板和基于电容边缘效应变极距垂直板相结合的测量原理作为本文的设计原理;（3）通过有限元分析对六维力传感器进行结构设计,提出一种蛇形梁结构作为传感器的弹性体;对六维力传感器的各个工况进行了应力校核,并对其进行了计算模态分析,确定了该传感器的工作频带;对所设计的六维力传感器解耦进行定性分析,并通过有限元仿真对其进行了仿真试验,验证了所设计六维力传感器解耦的可行性;（4）对比分析传统电容检测电路,针对其存在精度低、漂移明显同时易受到散杂电容的影响等问题,选择采用ADI电容数字转换芯片作为六维力传感器的电容检测芯片,设计了电容检测电路原理图和硬件电路板（PCB）,所设计的电容式六维力传感器具有一定抗干扰能力,且集成度较高;根据传感器机械本体结构设计了传感器静极板,其中垂直电极的静极板采用了双层并联极板,一定程度上增大了传感器的灵敏度。所设计PCB上的通孔较安装螺钉稍大,使传感器能够通过塞尺调节垂直极板的初始极距,可以避免加工安装产生的一定误差,使传感器的灵敏度有一定可调节性;（5）通过对比分析各种六维力传感器的标定方法,确定采用砝码式试验平台,设计了六维力/传感器的解耦试验平台,并对各维力的加载方式进行了分析。最后对所设计的传感器进行了静态解耦试验,验证了传感器的解耦可行性,最终所设计传感器的线性度小于3.5%,解耦误差小于3%F.S.
其他文献
《中国制造2025》制造强国的战略目标对机器人行业提出了全面要求,离线编程系统作为机器人系统发展趋势,目前尚存在机器人与变位机、机器人与工件的空间位置计算值与实际值不符导致机器人与变位机协同精度低的现状,且传统的机器人与变位机协同运动效率低、加工大工件时焊枪与工件易发生运动干涉。以上现状严重阻碍了机器人行业的进一步发展。为改善上述问题,研究机器人与变位机标定、相贯线工件坐标系标定、机器人与变位机同
目前,随着科学技术的不断发展,机器人技术也在不断进步,工业制造对焊接机器人的需求也与日俱增。但是我国焊接机器人的平均使用密度与世界发达国家相比还存在很大的差距,其主要原因在于焊接机器人的适应性和易用性。为降低焊接机器人的使用难度、提高焊接机器人的易用性和适应性,自主研发集机器人上位机、示教器、运动控制器和数字焊机于一体的弧焊机器人控制系统。因此本文从提高弧焊机器人适应性和易用性方面出发,对自主弧焊
甘蔗联合收割机是甘蔗机械化生产过程中的重要设备,收获质量直接决定了甘蔗机械化收割的应用和推广,然而甘蔗收获质量难以直接通过传感器在线测量。软测量方法是解决这一问题的有效手段,该方法采用较易直接测得的辅助变量,通过数学模型的计算,得到难以测量或者根本无法测量的主变量估算值,然后以主变量估算值为反馈,设计出实时控制器。本文以含杂率和损失率为质量指标,研究甘蔗机械化收获质量软测量方法,研究不同工作参数对
灰铸铁因具有优良的铸造成形性、切削加工性、耐磨性、抗振性和热传导性等性能,在铸造生产实践中成为许多铸件的首选材料。但最前沿的国六发动机对灰铸铁提出了更高的要求。针对高强度灰铸铁的迫切需求,本文针对高强度灰铸铁的制备、金相组织和切削加工性等开展了一系列的试验研究。论文主要工作和结论如下:首先,对本文的试验方案、所需设备进行介绍,明确论文数据的来源及合理性,为论文的展开做铺垫。其次,采用正交试验和单因
受甘蔗地形及甘蔗机收条件的影响,如何获取切割器的入土深度并使其保持合适深度是甘蔗收获机入土切割的一个难题。通过切割系统负载压力反映切割器的入土深度,以此为基础可实现甘蔗收获机入土切割深度自动控制。但常规的闭环控制系统存在适应性差以及可靠性低等缺点。因此,研制具有较高适应性以及可靠性的甘蔗收获机切割器入土切割预测控制系统,对甘蔗收获的机械化推广,具有重要意义。本文的研究内容主要分为以下几个方面:首先
竹子作为广西重要的木林科作物,在砍伐之后的后期加工过程中机械化加工没有得到很好的普及应用,主要原因是:现有竹加工机械化水平不高。很多竹加工工厂都将木材加工机械直接使用在竹子的后期加工过程中,但竹子和木材无论在外形还是材料属性上都存在很大差异,所以此做法只能在一定程度上提高竹子加工的效率,但由于不是专用设备,使用过程中存在一些问题。因此本文针对竹子后期加工需要,以毛竹为研究对象提出新设想,设计并制造
粉垄耕作技术是一种新型的高产耕作技术,而粉垄机是实现粉垄耕作的装备。国内对其进行了一些研究,也取得了一些成果,但目前粉垄机旋削刀具的振动大,降低了粉垄机的使用寿命及驾驶舒适性,影响了粉垄机及粉垄耕作技术的推广应用。因此,采用先进的技术和方法,开展新型旋削刀具的研究,降低粉垄机旋削刀具的振动具有重要意义。本文先采用FEM-SPH耦合方法,建立原旋削刀具作业系统动力学仿真模型,后采用田间物理试验的方法
入土切割是提高甘蔗收获质量降低破头率的有效手段,课题组通过实际调研和物理试验,探究了入土切割各个因素对切刀负载压力的影响。但对入土切割知识和经验没有很好的归纳整理和再利用,使得入土切割知识的共享性和重用性差。本文将结合农业实际情况,归纳整理前期研究成果,对小型甘蔗收获机入土切割方面进行知识研究和开发知识库系统,提高入土切割知识利用率,对研制自动控制入土切割深度的甘蔗收获机具有重大指导意义。广泛收集
为解决挖拔式木薯收获机夹持装置的导入部件推倒和压断木薯茎秆的问题,本文研究机器视觉技术对田间木薯茎秆识别和定位的可行性,这对实现木薯收获机夹持装置智能化控制以及木薯收获机自动化具有重要意义。本文研究基于单相机进行,通过室内模拟田间复杂多变的环境来进行木薯茎秆识别和定位的研究。首先,进行田间调研和木薯收获机的收获试验,确定木薯茎秆识别和定位方案、所需试验设备以及搭建室内试验平台。对采集的图像做增强处
目的:探讨脊髓损伤患者延续性护理需求的现状及影响因素。方法:选取2018年1月—2022年4月常州市第一人民医院收治的脊髓损伤患者327例为调查对象,采用一般资料问卷和脊髓损伤患者出院后延续护理需求调查表进行问卷调查。结果:脊髓损伤患者延续性护理需求较高,其中排在前3位的是健康教育需求、并发症预防护理需求、康复指导需求;性别、文化程度、经济来源、付费方式、脊髓损伤严重程度评定标准分级和合并并发症是