基于串并混联柔顺机构的三维力传感器设计

摘要

以小型扑翼飞行机器人风洞试验应用为目标,基于柔性悬臂梁和平面并联柔顺机构设计了一种应变式三维力传感器。建立了机构运动学模型,并将雅可比矩阵条件数作为目标函数优化得出机构最优参数;基于运动学理论推导混联机构静力方程,获得传感器输入输出关系矩阵。有限元仿真得出机构具有良好的线性度,灵敏度高,耦合误差小,各向性能一致,工作带宽满足飞行器工作频率等结论。设计了三维力静态测试实验,计算出传感器的各项实际性能指标。