双E型六维力传感器矩形梁强迫振动分析

六维力传感器弹性体一般采用组合梁结构,每个分方向的输出信号中不可避免地存其它分方向的受力信号的耦合输出。在动载工作条件下,六维力传感器动态耦合输出非常复杂。为了从理论上揭示六维力传感器动态耦合输出的主要特征,本文以双E型六维力传感器中的矩形梁为对象,建立力学模型,采用弹性力学基本理论和达朗贝尔原理,选取矩形梁前三阶振型,推导出其它五个分方向受力在Mz主方向的动态耦合输出,并绘制出动态应变图,为六维力传感器动态解耦提供了理论依据。     

六维力传感器薄板受迫振动分析

目前弹性体的解耦大多以静态实验标定的方法求解,而缺少对弹性体建模的理论分析。以六维力传感器弹性体中的上E型膜为研究对象,根据其结构和约束条件建立力学模型,通过薄板弯曲理论推导出上E型膜在仅受Z方向载荷FZ时受迫振动过程中任一瞬时的动扰度表达式,并求出动态应变输出。仿真实验表明理论推导与实际情况较吻合。     

基于薄板和伯努利-欧拉梁理论的六维力传感器动态特性分析

摘耍：六维力传感器可以测量三维空间内3个方向上的力和力矩信息,在机器人感知和控制方面起着极其重要的作用．传感器的动态特性包括时域领域特性和频域领域特性．其中,固有频率和模态振型特征是传感器频率领域动态特性的重要参数．文章基于弹性力学中薄板和伯努利一欧拉梁理论建立传感器各模块动态数学模型,分析出各方向一阶固有频率和主振型,为传感器动态特性领域深入研究提供理论参考．关键词：六维力传感器;动态特性;薄板;伯努利一欧拉梁;固有频率中图分类号：TH39文献标识码：A     

超薄六维力/力矩传感器优化设计及其解耦

为降低六维力/力矩传感器的高度尺寸对基座和驱动部件引起的附加力矩,结合有限元分析法、SDO方法和神经网络方法,设计了一种新型的基于应变检测原理的超薄六维力/力矩传感器,其高度尺寸可控制在15mm以内.为进一步提高设计的六维力/力矩传感器的精度,对其进行非线性维间解耦和标定,实验结果表明,传感器精度性能优良,最大线性度误差为0.15%F.S.,其设计和优化过程正确合理,最大耦合误差为1.6%F.S.,各维在满量程时的输出相等,具有各维同性.     

六维力传感器弹性体自由振动分析

随着动力载荷的增多,关于传感器动态性能的研究显得越来越重要,而自由振动是传感器振动问题的基础,本文主要分析六维力传感器弹性体的自由振动.文章思路为将传感器整体分解为几个独立的弹性体(矩形薄板和圆环薄板)分别进行研究.文中采用瑞利-里兹法和分离变量法对矩形薄板的自由振动进行理论分析,得到其固有频率及振型的近似解.根据Bessel方程及Bessel函数的性质,求解圆环薄板的自由振动.采用MATLAB软件对求得的解析结果进行仿真,仿真结果与实际振动情况相符合.     

基于UKF的六维力传感器重力补偿算法研究

为解决人机交互中六维力传感器受末端重力影响导致示数不准确的问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)算法的六维力传感器误差校正方法。通过对传感器数据进行处理和估计,实现对传感器误差的准确估计和修正,从而将传感器误差降至0～0.227 N之间。实验结果表明：该方法可以显著提高六维力传感器的测量精度,为人机交互中的精准力控制提供了可靠的技术支持。     

基于灵敏度指标的Stewart型六维力传感器结构参数设计

基于对六维力传感器系统中影响灵敏度性能的因素的分析,在传感器静态数学模型中应用并联机器人机构学理论,对Stewart型六维力传感器的灵敏度指标进行分析并推导出解析解.引入力(力矩)灵敏度影响因子的概念,研究了力(力矩)灵敏度影响因子影响灵敏度指标的规律;基于空间模型理论采用无量纲参数绘制了该型传感器的力(力矩)灵敏度指标二维性能图谱,提供了一种并联结构六维力传感器结构参数优化设计方法.     

双层预紧式六维力传感器动态性能的理论与实验研究

对一种新型的双层预紧式六维力传感器进行了动态性能理论分析与实验研究。首先介绍了双层预紧式六维力传感器的结构特点。建立了该传感器的振动系统简化模型,基于螺旋理论和多自由度系统振动学推导了系统的运动微分方程。经过对运动微分方程进行求解,得到了传感器的各阶固有频率。最后采用阶跃响应法对传感器样机进行动态性能实验研究,经过快速傅里叶变换得到了传感器的频率响应曲线。实验结果与理论计算结果一致,从而验证了理论推导的正确性。研究结果表明,双层预紧式六维力传感器的动态性能较好,能够满足一般工业生产中对六维力测量的要求。     

基于弹性体模态振型分析的六维力传感器滤波器设计方案

六维力传感器可以测量空间内各个方向力和力矩的信息量,在机器人反馈控制中具有极其重要的作用。由于机械结构和外部干扰的限制,传感器输出的电信号含有很多高频杂质信号。通过传感器模态振型分析和以传感器幅频特性的验证方法而确定低通滤波器的频带选取方案,并研究和设计出相应的低通滤波器,以滤除不需要的杂质信号和高频信号,可以使传感器输出更加精确、稳定。     

六维大力传感器测量原理研究

针对巨型重载操作机六维大力测量的难题,提出了一种并联六维大力测量的方法,即采用Stewart结构与重型操作机械手手臂并联的方式,将机械手臂所受六维大力的小部分分载于Stewart结构的六杆,并对传感器进行力学解耦,进而实现六维大力值的测量.给出了六维大力传感器的仿真实例,并分析了传感器重要参数对分载能力的影响.实例表明:增大分载粱半径和减小上平台厚度都会提高分载能力,尤其分载粱半径对分载能力影响较大.为六维大力传感器的进一步优化设计提供了一定的理论依据,且最终验证了该测量方法的合理性和有效性.     

二维力传感器动态补偿器设计

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性.     

基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法

通过引入虚拟力导向的节点移动方式,将未知节点接收到锚节点信息的个数作为计算虚拟力的参数,提出了基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法.算法继承了DV-Hop(distance vector-hop)定位成功率较高的特点,通过优化网络布局的方式,使得定位过程中校正值的估算和选取更为合理.指出了该定位算法的关键技术,并对其进行了仿真验证.仿真结果显示该算法能够显著地提高节点的定位精度,并能够有效地提高节点对传感区域的覆盖率.     

基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法

通过引入虚拟力导向的节点移动方式,将未知节点接收到锚节点信息的个数作为计算虚拟力的参数,提出了基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法。算法继承了DV-Hop(distance vector-hop)定位成功率较高的特点,通过优化网络布局的方式,使得定位过程中校正值的估算和选取更为合理。指出了该定位算法的关键技术,并对其进行了仿真验证。仿真结果显示该算法能够显著地提高节点的定位精度,并能够有效地提高节点对传感区域的覆盖率。     

基于弹性理论的块体冲击力和冲击能测算

针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计。将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分“单向均匀拉伸区”和“双向均匀拉伸区”,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,最后对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验。将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因。并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8%、3.9%。与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据。     

基于博弈的无线传感网络功控算法收敛性分析

提出基于博弈论的功控算法的目标是降低能耗,减少引入的网络开销,增加网络寿命.从理论上证明了该算法采用优化动态反应来更新发射功率等级就能收敛到纳斯均衡.     

基于反力替代的弹性支撑连续梁桥自由振动

将连续梁桥简化为中间弹性支撑的多跨连续Bernoulli—Euler梁模型,以支座反力替代弹性支撑的连续梁相当系统,采用Laplace正反变换,根据连续梁的边界条件及弹性支撑处的变形相容条件,得出频率特征方程、自振频率及相应模态．结合数值算例,将文章理论推导方法所得结果与有限元法所得结果对比,验证了理论推导与计算程序的正确性;分析了在不同边界下,中间弹性支撑刚度变化时,连续梁各阶频率的变化规律．     

基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析

针对金属探测仪传感器设计时缺少理论分析的现状,文章基于开放式矩形平衡线圈模型,推导了金属杂质通过平衡线圈时产生的附加感应电动势,并进行仿真,得到了金属探测仪传感器平衡线圈的最佳尺寸比例以及金属杂质通过平衡线圈的最佳空间探测位置。通过实验验证了该计算方法的正确性,为进一步提高金属探测仪的检测灵敏度和稳定性提供了理论依据。