壓電式三維力傳感器與多維力傳感器標(biāo)定裝置關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多維力傳感器是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人類人化和智能化最為重要的一種傳感器，它是工程力學(xué)檢測和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，多維力傳感器的應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣泛，如：機(jī)器人、制造業(yè)、醫(yī)學(xué)、體育比賽、航空航天等。
　　 本文研究和設(shè)計(jì)了平板式壓電三維力傳感器，給出了傳感器的結(jié)構(gòu)，工藝，數(shù)學(xué)模型，綜合運(yùn)用計(jì)算分析與仿真分析對傳感器特性進(jìn)行分析；設(shè)計(jì)了多維力傳感器的標(biāo)定裝置。
　　 本文主要完成了以下幾方面工作：
　　

2、①分析研究多維力傳感器與傳感器靜動(dòng)態(tài)標(biāo)定的國內(nèi)外發(fā)展概況。
　　 ②選用石英作為壓電敏感元件，完成了平板式壓電三維力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并對該傳感器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)與分析，結(jié)果表明該平板式壓電多維力傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、加工制作容易、體積小、靈敏度高、固有頻率高、受溫度影響小、極間干擾小、能有效抑制系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差等優(yōu)點(diǎn)。
　　 ③運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對平板式壓電三維力傳感器的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了仿真分析，研究傳

3、感器的靜態(tài)、模態(tài)性能指標(biāo)：靈敏度、維間干擾、轉(zhuǎn)換效率、固有頻率，驗(yàn)證了傳感器設(shè)計(jì)的合理性。
　　 ④對傳感器的計(jì)算分析與仿真分析做了對比研究，對計(jì)算分析采用修正系數(shù)的方法彌補(bǔ)了在計(jì)算分析過程中對傳感器模型簡化產(chǎn)生的誤差。
　　 ⑤通過對常用力傳感器的標(biāo)定設(shè)備的研究分析，依據(jù)砝碼標(biāo)定裝置的原理，設(shè)計(jì)了具有通用性的多維力傳感器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩用砝碼式標(biāo)定裝置。
　　 本文的研究工作為平板式壓電三維力傳感器的研制提供了重