達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)仿真機(jī)器人項(xiàng)目需要為負(fù)重行走機(jī)器人開發(fā)更具成本效益的感應(yīng)足，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。在HBK的幫助下，開發(fā)了基于應(yīng)變的三分量力傳感器，來調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

三分量力傳感器結(jié)構(gòu)

為了測(cè)量x、y 和 z軸方向的力，共安裝了三個(gè)應(yīng)變?nèi)珮颍?/p>

• z方向力測(cè)量：4個(gè)應(yīng)變花K-TA11K3/350采用雙組份冷固化膠安裝在薄片式彈性體內(nèi)部。
• x和y方向力測(cè)量：8個(gè)應(yīng)變片K-LU13K1.6/350被黏貼在彈性體外部。這種帶背膠的應(yīng)變片可以采用熱固化方式，并且安裝更方便。

應(yīng)變計(jì)的排布如圖1所示。1-4號(hào)應(yīng)變片測(cè)量z方向，5-12號(hào)應(yīng)變片測(cè)量x和y方向。這種三軸力傳感器采用鋁制圓柱形梁式結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)簡(jiǎn)單，成本低廉。

圖1 上圖為三維彈性體上的應(yīng)變片，下圖為應(yīng)變片在展開彈性體上的排布

為了測(cè)量最小的電阻變化，需要將應(yīng)變片需要以全橋方式安裝（見圖2）。在ANSYS Workbench 19.1幫助下，應(yīng)變被確定到指定方向。

圖2 三個(gè)應(yīng)變?nèi)珮蜻B接，橋路擾度，應(yīng)變和串?dāng)_

產(chǎn)品原型測(cè)試運(yùn)行

為了對(duì)三分量力傳感器進(jìn)行驗(yàn)證，開發(fā)了一個(gè)產(chǎn)品原型。在第一次試運(yùn)行中需要對(duì)該原型進(jìn)行評(píng)估和校準(zhǔn)。借助校準(zhǔn)裝置，三個(gè)方向的力依次加載。

圖3 三分量力傳感器產(chǎn)品原型

輸入和輸出的校準(zhǔn)條件如下：

測(cè)試運(yùn)行結(jié)果

校準(zhǔn)的測(cè)量曲線以橙色、綠色和黑色顯示在圖表中。參考力值以藍(lán)色藍(lán)色曲線顯示，用于比較。

圖4 Fx校準(zhǔn)測(cè)量過程

圖5 Fy校準(zhǔn)測(cè)量過程

圖6 Fz校準(zhǔn)測(cè)量過程

 

與參考傳感器的絕對(duì)平均誤差和相對(duì)平均誤差：

第一次試運(yùn)行的結(jié)果清楚地表明，我們的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變片已經(jīng)取得了很大的成功。為了對(duì)絕對(duì)平均誤差和相對(duì)平均誤差進(jìn)一步優(yōu)化，達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)還會(huì)進(jìn)行一個(gè)后續(xù)項(xiàng)目。

官網(wǎng)：

<HBM應(yīng)變片：應(yīng)力測(cè)試測(cè)量?jī)?yōu)選>

<HBM稱重傳感器：稱重精度，久經(jīng)驗(yàn)證>

<HBM力傳感器： 應(yīng)變和壓電兩種測(cè)量技術(shù)>

<HBM扭矩傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器>

<電功率測(cè)試 - 從部件到車輛能源管理>

<數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與設(shè)備>

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