吕志鹏，王卫英，刘思凡，马成聪

(南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016)

0 引言

目前大多数的六维力和力矩传感器都是安装在机器人腕部，用来检测机械手抓取工件或者与外部环境接触时所承受的力和方向[1]。而用于与直升机旋翼轴相连，检测旋翼系统在旋转状态下作用在旋转轴上的力和力矩分量的多维力传感器并不多见。而如果能够得到这些力和力矩的准确信息，对于了解旋翼的动力学性能，对旋转机翼的翼型配置、桨叶平面形状和桨尖形状设计将提供重要的数据来源[2]。

本文设计了一种能够和旋翼主轴共同旋转的小型的六维力传感器原理样机，可以通过法兰与旋翼的主轴相连，并且能够将所测得的六维力和力矩信息实时地以无线的方式发送出去，代替传统利用导电旋转滑环的方式传输数据。

1 传感器总体结构设计

本文设计的六维力传感器是基于电阻应变式测量原理，总体结构如图1所示。其中，传感器数据采集系统的硬件电路部分被集成在了传感器内部。传感器的装配体从上而下分别为顶盘、基座、弹性体、电路板、电池和底座。顶盘上内圈的4个通孔通过螺栓和螺母与弹性体中心凸台上的4个通孔相连接。弹性体轮辐外圈上的8个通孔通过沉头螺丝与基座上的8个螺纹孔相连接。电路板最外圈有4个通孔通过六角铜螺栓与底板上相对应的螺纹孔相连接。电池通过双面胶粘贴在底板上。

图1 传感器三维模型剖视图