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重载并联六维力传感器及静态标定

2021-09-09蔡大军姚建涛李颖康易旺民许允斗赵永生

计量学报 2021年8期

蔡大军,姚建涛,李颖康,易旺民,许允斗,赵永生

(1.燕山大学 河北省并联机器人与机电系统实验室,河北 秦皇岛 066004;2.燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,河北秦皇岛 066004;3.燕山大学 工程训练中心,河北 秦皇岛 066004;4.北京卫星环境工程研究所,北京 100094)

1 引言

六维力传感器能够对六分量作用力进行精确测量,并联机构具有刚度大、结构稳定、承载能力高、无误差积累、精度高、逆解求解容易的优点,所以并联六维力传感器具有广泛的应用前景。近年来,在精密装配、航空机器人、宇宙空间站对接等领域发挥了巨大作用,但对于火箭发动机推力试验、风洞实验等重大任务或重型装备应用环境,需要传感器具备重载能力,限于安装空间影响,传感器小型化也是必然需求,为此,学者们进行了广泛研究[1~6]。对于六维力传感器,标定是工程测试中的一个重要环节,直接影响到其性能和精度。付立悦等[7]对六维力传感器静态标定系统进行了误差分析,分析了标定误差主要来源;赵浩等提出了一种标定振动转矩传感器的方法,并验证了标定方法的可行性[8]。重载传感器承载力大,普通标定方法及设备难以达到实验要求,而对于风洞天平校准及火箭发动机推力测试场合,需要对传感器进行标定研究,所以重载传感器及其标定研究具有重要意义及发展前景。

重载六维力传感器采用并联弹性体加工而成,创新加入承载分支,具有结构紧凑、对称性好、刚度高、力映射关系清晰等优点,但由于加工工艺、测量环境等因素的影响,在应用六维力传感器测量时,通常会出现维间耦合[9]现象,所以需采用适用于重载传感器的标定算法以提高传感器的精度。……

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