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I tradizionali sensori di forza ad asse singolo non sono più in grado di soddisfare le esigenze della produzione e della tecnologia moderne. I sensori di forza a sei assi attirano sempre più l’attenzione di molti studiosi. I sensori di forza a sei assi possono misurare forze e coppie in sei direzioni contemporaneamente e sono ampiamente utilizzati in macchine, bracci robotici, settore aerospaziale, biomedicina e altri campi. Tuttavia, i sensori di forza a sei assi attualmente studiati presentano generalmente molti problemi. Sono urgentemente necessari sensori ad alta precisione e sensibilità per ulteriori ricerche. Questo documento combina analisi teorica, simulazione degli elementi finiti ed esperimenti di simulazione e ottimizza la struttura del sensore sulla base della ricerca sui sensori esistente. Viene proposto un nuovo tipo di sensore di forza a sei assi ad alta precisione. I principali contenuti della ricerca includono:

1. Dopo un'analisi approfondita delle varie prestazioni del sensore ed esplorando la legge dei cambiamenti nelle prestazioni del sensore con i parametri geometrici del sensore. Viene proposto un nuovo tipo di struttura del sensore di forza a sei assi del tipo a trave composita. Il sensore ha una struttura semplice, una deformazione evidente e un facile utilizzo della posizione della patch. I metodi di test ortogonale e di simulazione degli elementi finiti vengono utilizzati per determinare i parametri dimensionali del sensore.

2. Utilizzare il software di analisi abaqus per creare il modello del sensore ed eseguire analisi statiche e dinamiche sul sensore. Si ottengono la distribuzione della deformazione del sensore sotto il carico di forza esterno e la frequenza naturale dei primi sei ordini del sensore. I risultati mostrano che il sensore ha una buona linearità.

3. Sulla base del principio di base del vaso di espansione Whits, determinare la disposizione del sensore di forza a sei dimensioni. Sulla base dei risultati dell'analisi del metodo degli elementi finiti, determinare l'area di deformazione del corpo elastico, combinare la scala della struttura del sensore ed eseguire un layout ragionevole su di esso. E aumentare l'output in modo appropriato e ridurre il problema dell'accoppiamento interdimensionale del sensore di forza seidimensionale sul cerotto.

4. Sviluppare uno speciale dispositivo di calibrazione per il sensore. In base alla struttura e alla forma del sensore, progettare una serie di speciali dispositivi di calibrazione del sensore. Secondo i risultati dell'esperimento di simulazione, il sensore è disaccoppiato. Utilizzare il metodo quadrato e il metodo della rete neurale BP per calcolare la relazione tra loro e completare lo studio di calibrazione del sensore. Lo studio mostra che il metodo della rete neurale BP ha un migliore effetto di disaccoppiamento.