王 晨，高 波，段文洁，杜 咪

(1.陕西工业职业技术学院航空工程学院，陕西 咸阳 712000) (2.陕西电器研究所，陕西 西安 710065)

Stewart型六维力传感器是一种优越的力传感器，具有量程大、结构灵活、接触面大、承载能力强等诸多优点[1]，广泛应用于机器人感知、空间器对接等重要场合。随着应用领域的扩展，对六维力传感器使用要求也不断增多，高强度、高刚度已成为六维力传感器又一主要研究方向。高强度、高刚度的要求使六维力传感器不仅作为测量仪器，更承担着一定的结构功能。这意味着在传感器的设计中既要兼顾测量精度等性能指标，又要考虑结构参数对传感器自身强度、刚度的影响。

Stewart型六维力传感器结构复杂[2]，传统设计主要依靠理论推导结合实验测试的方式进行，极易造成设计周期长、成本高、风险大等一系列问题。更为重要的是仅通过实验测试无法完全了解结构内部的应力、应变分布特性，对结构难点无法实现有效解决。因此，本文以理论推导[3]为基础，结合有限元仿真计算，对Stewart型六维力传感器的刚度性能进行优化设计。

1 参数优化

Stewart型六维力传感器通常可看成是由6个弹性支路和上、下平台构成的装配体，决定传感器性能的主要结构参数为RA，RB，αA，αB及H[4]。其中：RB，RA分别为上、下平台球铰点的分布半径；H为平台间几何中心距离；αB，αA为上、下平台定位角，如图1所示。

图1 Stewart型六维力传感器参数模型

当传感器受力(力矢)作用时，各支路可近似看作二力杆[5-9]。依据Stewart型六维力传感器参数模型，结合传感器灵敏度分析矩阵及产品的技术指标要求，对传感器结构参数进行目标优化设计，优化后的传感器结构参数见表1。……