一種新型多維力傳感器及其標(biāo)定方法的研究.pdf

1、多維力/力矩傳感器在工業(yè)應(yīng)用中已十分廣泛，但一般工業(yè)應(yīng)用中的多維力/力矩傳感器的尺寸較大，不適用于安裝在對傳感器尺寸有限制的操作末端上。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“仿人形多指手的多維指尖感知和同步控制”（課題編號：51175106）設(shè)計(jì)了加工和應(yīng)變計(jì)粘貼工藝性好的全平面型六維力/力矩傳感器的彈性體，實(shí)現(xiàn)了6通道基于時間數(shù)字應(yīng)變測量原理的應(yīng)變檢測電路，采用了最小二乘法和最小二乘支持向量回歸方法對六維力/力矩傳感器進(jìn)行靜態(tài)解耦合，并通過實(shí)

2、驗(yàn)對比分析，認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在隨機(jī)誤差的情況下，最小二乘支持向量回歸靜態(tài)解耦合算法的效果優(yōu)于最小二乘法靜態(tài)解耦合的效果。
　　分析了多維力傳感器的彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用中的問題，介紹了傳感器彈性體的設(shè)計(jì)時的工藝性原則和弱耦合原則；研究了實(shí)際應(yīng)用中彈性體的應(yīng)變檢測原理，介紹了傳感器的兩種靜態(tài)解耦合思路；確立了課題的主要研究內(nèi)容。
　　分析六維力/力矩傳感器彈性體的研究現(xiàn)狀和傳感器彈性體應(yīng)用背景，結(jié)合人手手指和仿人形

3、假手手指的尺寸以及受到的載荷情況，確定出設(shè)計(jì)傳感器彈性體時的尺寸要求和載荷的要求；綜合傳感器彈性體的加工工藝性和電阻應(yīng)變計(jì)的粘貼工藝性以及彈性體的耦合特性，設(shè)計(jì)出全平面結(jié)構(gòu)的彈性體?；跁r間數(shù)字應(yīng)變檢測芯片，構(gòu)建了6通道信號采集方案和提出了輸出頻率更高的通信方案，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變檢測電路方案。
　　根據(jù)平面型彈性體結(jié)構(gòu)，建立了彈性體的最小二乘法線性模型，采用了最小二乘法對傳感器彈性體進(jìn)行解耦合；建立了傳感器彈性體的最小二乘支持向量回歸的

4、非線性模型，采用指數(shù)網(wǎng)絡(luò)法優(yōu)化了最小二乘支持向量回歸的松弛因子和核函數(shù)參數(shù)，并用于的傳感器靜態(tài)解耦合；從采用線性算法處理非線性模型和非線性算法處理非線性模型角度，對比分析了兩種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　搭建了彈性體的實(shí)驗(yàn)平臺，分析了標(biāo)定裝置與彈性體的坐標(biāo)變換關(guān)系；針對實(shí)驗(yàn)過程中傳感器與上位機(jī)無法可靠通信的問題，提出了一種完全可靠的通信協(xié)議。開展了多維力傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，通過對比兩種算法的靜態(tài)解耦合后傳感器的性能指標(biāo)，分析了解耦合結(jié)果