基于Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的性能分析及試驗研究.pdf

1、當(dāng)前核電、造船、化工、國防等領(lǐng)域的大型構(gòu)件精確高效制造迫切需要巨型重載操作裝備。在制造過程中，操作裝備通常是與加工裝備協(xié)調(diào)操作的，操作裝備的末端執(zhí)行機構(gòu)對于制造過程中的工件變形所造成的位移需具有力順應(yīng)性和位置順應(yīng)性，實時六維大力測量是實現(xiàn)順應(yīng)控制和多自由度協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)，因此研究極端環(huán)境下的六維大力測量及力反饋具有重要的意義。目前對于100kN至100MN量級的大力只能進行單維測量，現(xiàn)有的六維力傳感器僅局限于小量程力值的測量。所以，解決

2、大承載能力和多維力測量之間的矛盾，已成為實現(xiàn)六維大力測量的關(guān)鍵。
　　 本文依據(jù)傳統(tǒng)Stewart平臺六維力傳感器的測量原理和大力分載測量機理，建立了基于Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，在分析大力傳感器測量誤差的基礎(chǔ)上，得到了傳感器測量精度與一階靜力影響系數(shù)矩陣條件數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系。并通過分析力及力矩一階靜力影響系數(shù)矩陣和力及力矩柔度矩陣，揭示了傳感器的各向同性指標(biāo)、靈敏度及其各向同性指標(biāo)與其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的相互關(guān)系。并

3、針對給定的不同性能指標(biāo)，利用空間模型理論，采用圖譜分析方法獲得了六維大力傳感器靜態(tài)性能指標(biāo)與其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，利用遺傳算法對新型六維大力傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化，完成了Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。最后，在專用標(biāo)定加載裝置上對研制的Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器進行了靜態(tài)標(biāo)定實驗，得到了傳感器的標(biāo)定曲線和實驗解耦矩陣。
　　 通過對基于Stewart結(jié)構(gòu)六維大力傳感器的靜態(tài)性能分析，驗證了使