一种新型自解耦六维力传感器布片与解耦方法

卞学良1，王乐1，2，吴利广2
（1.河北工业大学机械工程学院，天津300130；2.中国汽车技术研究中心，天津300300）

提出1种新型六维力传感器的应变片布片和解耦方案.采用1种4竖梁结构的弹性体，将测量点数减少为4个，克服了现有技术存在的问题，即应变片数量多、测量误差大以及软件解耦不容易解决实际测量时轮胎的压偏情况的问题.本方法以二向应力测量原理为基础，通过在4个测量点布置2α角度的8个测量片，组成与测量点正应力、剪应力相对应的电桥，最后对桥路进行了分析.该方法使传感器的布片工作量大大减小，提高了传感器精度，具有较大应用前景.

六维力传感器；应力片；解耦；桥路分析

0 引言

多维力传感器的应用领域一直很广泛，包括智能机器人领域、航空航天和军事领域、生物医学工程领域以及其它众多工业领域[1].目前，广泛用于汽车悬架K&C试验台的六维力传感器有一个共同的缺点，即所用应变片数目较多，且难以实现物理解耦而采用与软件结合进行解耦.应变片数量越多测量引入的误差也就越大，而且软件解耦也不容易解决实际测量时轮胎的压偏问题，只能通过其他方式定位初始车轮，而这必将会给测量进一步引入误差.造成该问题的原因主要是六维力传感器设计中应变片布片受到弹性体结构的限制.为了消除耦合，就需要将弹性体结构设计得复杂，但由此造成应变片数目增多，导致贴片、组桥的工作量增加；……