基于人机交互的六维力/力矩传感器的设计及其动态特性的研究

摘要

目的:设计几种不同的弹性体结构，通过有限元分析软件仿真分析进行对比，挑选一种最合理的结构，最后，设计出一种新型的六维力/力矩传感器。
　　方法:根据使用要求和使用，设计出三种合理的传感器弹性体结构。运用ANSYS软件对不同的弹性体结构进行静力学分析、疲劳特性分析和强度分析，对比各种结构的优缺点然后选出一种最优结构。
　　结果:完成了六维力传感器弹性体的最优设计，降低了设计成本。在保证性能的同时，减小了传感器的尺寸。
　　结论:方孔钛合金材质的弹性体的灵敏度较高，强度达到要求，能够满足摇杆式上肢康复机器人的使用要求和限制条件。

目录

声明

摘要

1．1 课题的背景和意义

1．2 国内外六维力／力矩传感器研究现状

1．2．1 国外六维力／力矩传感器研究现状

1．2．2 国内六维力／力矩传感器研究现状

1．3 当代传感器的技术要求

1．4 课题的主要研究内容

1．5 课题研究方法

2．1 总体方案选择依据

2．2 传感器结构优化设计

2．2．1 传感器结构分析

2．2．2 传感器测量原理

3 弹性体的建模与仿真

3．1 建模

3．2 仿真及结果分析

3．2．1 设置材料属性

3．2．2 划分网格

3．2．3 定义约束

3．2．4 施加载荷

3．2．5 定义分析类型、设置求解选项并求解

3．2．6 进行结果评价和分析

3．3 本章小结

4 贴片方案的设计

4．1 应变片的选择

4．2 应变片的贴法

4．3 本章小结

5 接线板的分析和使用

6 六维力传感器的静态测试

6．1 标定方法的分析

6．2 标定台的设计

6．3 实验原理

6．3．1 技术指标

6．3．2 测量原理

6．3．3 数据采集箱的使用方法

6．3．4 桥路的连接

6．3．5 电压信号的输入

6．4 实验过程需注意的事项

6．5 实验具体流程

6．6 静态测试结果及分析

6．6．1 软件的操作

6．6．2 测试结果及分析

6．7 本章小结

7 误差分析

7．1 质量

7．2 尺寸

7．3 其它误差

7．4 误差合成

7．4．1 系统误差的合成

7．4．2 随机误差的合成

7．4．3 系统和随机误差的合成

7．5 本章小结

8 结论与研究展望

8．1 工作总结

8．2 研究展望

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果

致谢