六维力传感器的原理与设计 PPT

六分力传感器工作原理(标准版)

六分力传感器工作原理
六分力传感器又称为六维力传感器，六分量传感器，它可以同时检测
XYZ轴，三个方向上的力值变化，又可以检测出三个轴上扭矩大小（力的单
位是KN，力矩的单位是KN/m)。

六分力传感器弹性体采用专力结构，体积小，灵敏度高、刚性好、维间耦
合小、有机械过载保护功能。

应用于遥控机器人，机器人手术，机械手臂研究，手指力研究，精密装配，自动磨削、轮廓跟踪、双手协调、零力示教等
作业中，在航空、航天及机械加工，汽车等行业中有广泛的应用。

1.耦合
2.解耦
解耦就是要在一定程度上减小或消除耦合干扰。

六维力/力矩传感器的解耦是通过数学的方法用尽可能小的误差地确定出来传感器的输入与输出的关系。

3.解耦方法
一般消除耦合或者抑制耦合可以从两个方向来做:第一种是在生产传感器之前进行的工作，一般叫做结构解耦，即从传感器的设计上来消除或者抑制耦合，该方法涉及到了传感器的制造工艺问题，这个往往比较困难，并且可能
会增加成本:第二种则是利用系统性的数学模型，要矩阵解耦，运用数字信号
处理的方法来减少或者消除传感器的维间耦合,该方法对制作工艺要求比较低，比较容易达到，而且还能取得很好的效果。

精品资料欢迎下载。

六维力传感器原理

六维力传感器原理六维力传感器的工作原理基于电阻应变原理和电桥技术。

传感器内部有多个应变片组成的电桥，应变片通常由金属箔或片状弹性体制成，具有良好的应变特性。

当物体受到外界力或力矩作用时，应变片会发生形变，从而导致电阻发生变化。

具体而言，力传感器的测量原理是通过测量电桥的输出电压来间接测量力的大小。

在电桥中，应变片与标定电阻串联，形成一个稳态电路。

当物体受到力时，应变片发生形变，电桥发生不平衡，产生输出电压。

通过测量输出电压的大小，可以根据电桥特性和标定曲线计算出力的值。

力矩传感器的测量原理类似，但由于力矩的作用，其输出电压的变化更加复杂。

力矩传感器一般采用应变片与附加电阻串联的方式来构成电桥。

当物体受到力矩作用时，整个电桥都会发生不平衡，输出电压的变化与力矩的大小和方向有关。

为了提高测量精度和可靠性，六维力传感器通常还要进行温度和幅频特性的补偿。

温度补偿是通过将温度传感器与力传感器放置在相同环境中，测量环境温度并进行补偿来实现的。

幅频特性补偿则是通过校正电桥输出的幅频响应来消除因电桥非线性和非平衡引起的误差。

总结起来，六维力传感器通过应变原理和电桥技术，通过测量电桥的输出电压来间接测量物体受力情况。

力传感器测量物体在X、Y、Z三个方向上的力，而力矩传感器则测量物体绕X、Y、Z三个轴向上的力矩。

为了提高测量精度和可靠性，六维力传感器还需要进行温度和幅频特性的补偿。

该传感器可以广泛应用于机器人、工业自动化、航空航天等领域，为实现精确控制和自动化操作提供重要支持。

六维力传感器

六维力传感器1六维力传感器的分类 (1)2六维力传感器的研究现状 (1)1六维力传感器的分类六维力传感器有很多种名称，如六轴力传感器、六分量天平、六轴力/力矩传感器、六向力传感器等，实际上就是一种可以同时检测3个力分量和3个力矩分量的力传感器，根据X, Y, Z方向的力分量和力矩分量可以得到合力和合力矩。

传感器的种类按敏感兀件可以分为:电阻应变式、压电式、光学式、电容式、电感式等几类。

六维力传感器按测力原理可分为电阻式应变式，电容式，电感式，压电式和光电式等。

就以上几种类型的传感器而言，电阻应变式六维力传感器的应用得最为广泛而且目前技术最为成熟的一种。

其基本工作原理是外力作用下，弹性体结构形变，贴在弹性体上的应变片发生应变引起电阻值的变化，再经电路将阻值的变化转化为电压或电流的变化表现。

电容式则是将电容式力敏传感器的核心部分是对压力敏感的电容器。

力敏电容器的电容量是由电极面积和两个电极间的距离决定的，当硅膜片两边存在压力差时，硅膜片产生形变，极板间的间距发生变化，从而引起电容量的变化，电容变化量与压力差有关。

光学式多维力传感器通过光学传感器来测量微小变形，从而测出多维力和力矩。

压电式多维力传感器是另一种比较常用的测力装置，它的基本测力原理是在外部应力的作用下压电材料产生电荷，当外力变化时，压电材料表面的电荷随之变化带来输出电压信号的变化。

压电传感器的主要特点是其有很高的固有频率(200kHz)，特别适合动态测量。

石英晶片的合理布置是传感器设计的关键。

克服传感器各向载荷间的相互干扰是提高压电传感器测量精度的有效途径。

2六维力传感器的研究现状六维力传感器的研究已有40多年的历史，科研工作者在这方面已作了大量的研究工作。

在国内，对六维力传感器的研究始于上世纪80年代，许多院校都对六维力传感器的设计制作进行过深入的探讨。

其设计是以力学分析为基础，探索性地设计出无耦合作用的弹性体，最早代表是积木式结构由美国SIR公司设计，由一块块积木式弹性体组合成，其加工精度和装配精度对其测量结果的影响很大，滞后和累积误差也较大，这使得它的实用性几乎为零。

六维力传感器工作原理

六维力传感器的工作原理是标定均在假设传感器系统为线性系统的情况下进行，即传感器静态数学模型满足。

F=CV
其中，V是六维力传感器输出的6路原始信息(列信息，单位是V)，F是经过计算的6路力信息(列信息，力的单位是KN，力矩的单位是KNm)[6-7]。

传感器静态标定的实质就是利用施加在六维力传感器上的广义力矢量组F 和通过数据采集上采样得到的传感器6个输出信号矢量组V求出标定矩阵C，传感器的输出信号是一个6路电压信号组成的矢量。

如果不考虑传感器的非线性因素的影响，只要给传感器施加6个线性无关的力矢量，并测得对应6个力矢量的传感器的输出电压信号矢量V，就可以得到一个惟一解C。

其种测量范围是：50kN / 5kNm；
准确度等级是：0.5％;
尺寸是：Ø175毫米x 110毫米;
安装和定心是：6 x内螺纹M6x2；2个Ø10mm F7钻孔;
连接是：集成式圆形插头连接器UP13，27针，凸型；
材质是：不锈钢，不锈钢外壳；
重量是：11公斤。

用户如有购买需求，可咨询郑州沐宸自动化科技有限公司。

该企业目前涵盖的产品类别有力传感器、多维力传感器、扭矩传感器、位移传感器、压力传感器、加速度传感器、液位传感器等，同时可根据客户的需求，定制各类传感器。

力传感器课件.ppt

金属电阻应变片分体型和薄膜型。属于体型的有电阻丝栅应变片、箔式应变片、应变花等。
半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏感栅。
半导体应变片及金属丝式应变片的结构
金属丝式应变片的内部结构
半导体应变片外形
箔式应变片的外形
在平面力场中，为测量某一点上主应力的大小和方向，常需测量该点上两个或三个方向的应变。
荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。
汽车衡
汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）
汽车衡称重系统
荷重传感器计算公式
Uo

F Fm
U om

K FU i Fm
F
当KF 为常数时，桥路所加的激励源电压 Ui 越高，满量程输出电压Uom也越高。
思考：综合考虑灵敏度与功耗发热， Ui 的取值范围多少为好？

6(l l0 )
Eb 2
F

6(l l0 )m
Eb 2
a
输出信号大小与加速度成正比。
应变式电阻加速度传感器具有灵敏度高、静态和动态特性好等优点，广泛应用于汽车安全气囊的控制、油箱和电梯疲劳强度的测试以及电脑游戏控制杆的倾角感应器中。
3.3压阻式压力传感器
是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，是一种新的物性型传感器。灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等。
为此需要把两个或三个应变片逐个粘结成应变花，或直接通过光刻技术制成。
应变花分互成45°的直角形应变花和互成60°的等角形应变花两种基本形式。
应变花的基本形式
a—丝式应变花；b—箔式应变花
应变片的工作原理金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。

六维力传感器工作原理

六维力传感器工作原理
六维力传感器是一种用于测量物体受力情况的装置，它可以同时测量物体在三个线性维度和三个旋转维度上的力。

六维力传感器的工作原理一般包括以下几个步骤：
1. 压电效应：传感器内部包含压电材料，当物体施加力时，压电材料会发生变形，产生电荷。

2. 力传感器结构：传感器内部包含多个敏感区域，每个区域都有一个压电材料。

这些区域可以检测物体在不同方向上的力。

3. 电荷采集：传感器通过电荷放大器采集每个敏感区域的电荷信号，并将其转换成电压信号。

4. 数据分析：通过对采集到的电压信号进行处理和分析，可以得到物体在各个维度上受到的力的大小和方向。

5. 校准：为了提高测量的准确性，传感器需要进行定期的校准。

校准的方法一般包括对已知力的施加和比较测量结果。

通过以上步骤，六维力传感器可以实时测量物体受力的情况，并将其转换成数字信号供后续处理和分析。

《力传感器》课件

THANKS
感谢观看
详细描述
力传感器是一种能够检测和测量力的装置，它通常由敏感元件和转换电路组成。敏感元件能够将力信号转换为电信号或数字信号，而转换电路则负责将电信号进一步处理成可用的输出信号。力传感器的种类繁多，根据不同的应用需求，可以选择不同类型的力传感器。
力传感器的分类
要点一
总结词
根据不同的分类标准，可以将力传感器分为不同的类型。按测量方式可分为应变式、压阻式、电容式、压电式等；按输出信号可分为模拟输出和数字输出两种类型。
详细描述
线性范围越宽，表示传感器能够测量的力值范围越大。在实际应用中，为了确保测量的准确性和可靠性，应选择线性范围与所需测量力值相匹配的传感器。
稳定性
总结词
稳定性是指力传感器在长时间工作或多次使用后，其性能参数保持不变的能力。
详细描述
稳定性好的力传感器能够长期保持其性能参数，确保测量的一致性和准确性。而稳定性差的传感器则可能出现性能衰减或漂移，导致测量误差。
压电式力传感器原理
总结词
基于压电效应的力传感器
优点
灵敏度高、响应速度快、结构简单。
详细描述
压电式力传感器利用压电材料的压电效应原理，当受力时，压电材料产生电荷，通过测量电荷量可以推算出受力的大小。
应用领域
广泛应用于冲击、振动、压力等测量领域。
电容式力传感器原理
01 总结词
基于电容原理的力传感器
02
详细描述
电容式力传感器利用电容原理，通过测量电容量变化来推算受力的大小。电容式力传感器通常由两个平行板组成，当受力时，平行板间距离发生变化，导致电容量的变化。
03
优点
04

六维力传感器原理

六维力传感器原理在六维力传感器中，采用了应变片作为力和力矩的敏感元件。

应变片是一种能够根据外部作用力发生形变的材料。

当物体受到外力作用时，应变片会发生微小的变形，这种变形会引起材料的电阻率发生变化。

通过测量这种电阻率变化，就可以获得外力施加在传感器上的大小和方向。

通常，六维力传感器中有多个应变片以不同的方向分布在传感器内部。

这些应变片可以分别测量在X、Y、Z轴方向和绕这三个轴的力矩。

当物体受到力和力矩时，各个应变片会发生不同程度的变形，从而引起对应方向的电阻率变化。

为了测量这种电阻率变化，六维力传感器通常采用电桥电路。

电桥电路是由多个电阻器和应变片组成的一种电路。

当传感器受到外力作用时，应变片的电阻发生变化，从而引起电桥电路的不平衡。

通过测量电桥电路的不平衡，可以计算出外力的大小和方向。

为了提高六维力传感器的灵敏度和准确度，传感器通常还会配备一些信号放大器和滤波器。

信号放大器可以将传感器接收到的微弱信号放大到适合测量的范围，从而提高测量的灵敏度。

滤波器可以去除环境噪声和杂散信号，从而提高测量的准确度。

除了应变片和电桥电路，六维力传感器还包括了一些辅助元件，如温度补偿器和线性传感器。

温度补偿器可以校正因温度变化引起的电阻率变化，从而提高传感器的准确度。

线性传感器可以测量传感器在X、Y、Z轴方向上的位移，从而获得更精确的力和力矩数据。

总之，六维力传感器利用应变物理效应和电子传感技术测量物体受到的力和力矩。

通过在传感器中使用应变片、电桥电路、信号放大器和滤波器等元件，可以实现对力和力矩的精确、准确的测量。

六维力传感器在工业控制、机器人技术、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。

六维力传感器原理

六维力传感器原理1六维力传感器概述六维力传感器（Six Degree of Freedom Force/Torque Sensor）是一种能够测量和记录物体六个维度（XYZ力和三个旋转角）的线性力变形传感器。

它有助于提供有关物体的外力，扭矩，速度和振动的详细信息。

主要有圆柱形，六角形和穹顶形多边形六维力传感器。

通常，它由压电、膜片、传感电阻器，感应器和温度计等组成。

它可以用于三坐标测量设备，反馈加工机器人，外接力传感器等机械设备中来测量线性变形和扭矩变形。

2六维力传感器工作原理六维力传感器通常是由MEMS（微机电系统）传感器组成，它主要分为三个部分：力传感器，角度传感器和转换器。

当力施加到六维力传感器上时，力传感器会产生电压信号，针对力的大小和方向，而角度传感器则会产生与角度相关的电压信号。

这些信号会传输到转换器，转换器会分析这些电压信号并将其传输到数据处理单元，以便通过计算得到正确的线性变形和扭矩变形度量值。

3六维力传感器的应用六维力传感器可以用于许多不同的应用。

机器人技术，运动控制系统，轻载车，悬架和联合系统设计，飞机结构检测和研究，运动拍摄等等，都可以使用六维力传感器提供准确的参数信息。

它也可以用于生物医学，运动捕捉，运动模拟，品质分析和运动分析。

六维力传感器特别适合用于机器人，运动反馈和流体力学分析等领域。

4结论六维力传感器是一种基于微机电系统（MEMS）的传感器，主要由力传感器，角度传感器和转换器组成。

它可以记录物体六个维度的量值，可以用于机器人技术，运动控制系统，轻载车，悬架系统，飞机结构检测，生物医学，运动捕捉，运动模拟，品质分析等等。

没有它，无法提供准确的参数信息。

六维力传感器工作原理

六维力传感器工作原理
当物体受到施加在六维力传感器上的力时，应变片会产生形变，从而
导致片上形成应变。

应变片的电阻值随着形变的改变而变化。

这个改变的
电阻值可以通过传感器的电桥来测量。

电桥是一个由四个电阻组成的电路，通过测量电桥中的电位差来确定
力和力矩的大小。

传感器通过控制电桥的输入信号进行测量，一般采用稳
定的直流电压。

将电桥中的电阻变化转化为相应的电压信号，从而实现对
力和力矩的测量。

为了提高传感器的测量精度和减小其自身的影响，六维力传感器通常
会采用温度补偿和误差校正等技术。

温度补偿可以校正由温度变化引起的
传感器输出的偏差，而误差校正则是通过定期对传感器进行标定，校正其
非线性和偏差，从而提高其精度和可靠性。

总结而言，六维力传感器是通过应变片将物体的受力转化为电阻变化，利用电桥测量电阻变化来确定力和力矩的大小。

通过采用温度补偿和误差
校正等技术，可以提高测量精度和减小传感器自身的影响。

六维力传感器
在物理测试、机器人领域等应用中具有广泛的应用前景。

六轴力传感器原理

六轴力传感器原理六轴力传感器是一种用于测量物体在三个方向上的加速度和其绕三个不同轴的转动力矩的装置。

本文将分步骤阐述六轴力传感器的原理。

1. 原理六轴力传感器测量物体在三维空间中的运动状态，其原理基于牛顿第二定律——物体的加速度与所受的力成正比。

传感器通过测量物体的加速度并将其变换为力的大小和方向，从而得到物体所受的力，再通过测量物体绕三轴的旋转角速度，计算出其转动力矩。

2. 力测量六轴力传感器的力测量基于压电效应，即当压电材料受到应力时，其会产生电荷。

传感器将压电材料固定在一个支架上，并将其与待测物体相连。

当物体受到力时，其会向支架施加应力，从而使压电材料产生电荷。

传感器通过读取电荷量来确定物体所受力的大小。

3. 方向测量六轴力传感器的方向测量基于加速度计和陀螺仪。

加速度计测量物体在三个方向上的加速度，从而确定力的方向。

陀螺仪测量物体绕三个轴的旋转角速度，从而确定其转动力矩。

4. 数据处理六轴力传感器测量到的原始数据需要进行处理才能得到有用的信息。

首先，需要将六轴传感器的读数进行校准，以消除传感器本身的误差。

然后，需要将六轴传感器的读数转换为力和力矩的单位。

最后，需要对数据进行滤波和处理，以消除噪声和不必要的信号。

5. 应用六轴力传感器可用于许多应用，如机器人控制、装配和加工、运动分析，以及医疗和生物学等领域的研究。

在机器人控制方面，六轴力传感器可用于改善机器人的操作精度和效率，同时也可以确保机器人的安全性，避免损坏周围装置和工作环境。

在运动分析方面，六轴力传感器可用于测量人体动作、运动技能和姿态控制。

总之，通过测量物体在三维空间中的运动状态，六轴力传感器可以测量力和力矩。

通过对测量数据进行处理，十分便于许多应用领域的使用和研究。

六维力传感器

力感知和视觉机器人应用领域和市场前景广阔，是国际上的发展趋势，智能机器人是一个必然趋势，很多公司企业为了提高机器人的人感知力，很多会选择具有力感传输的设备机器。

科学优化设计和分析：传感器本体（弹性体）采用超级计算机和强大的商业软件进行了多次的科学优化设计和分析，而不是凭设计人员的经验设计。

传感器精度高：从硬件（合理的本体结构和应变片贴片方案）和软件（信号输出解耦算法）两方面解决了多维间耦合问题。

提升了各种传感器的精度
尺寸小：市面上流行的大都是尺寸较大的传感器，容易制作，大尺寸传感器由于本身的重量和惯性会严重影响测量精度。

小尺寸的传感器制作就要解决许多困难，例如，本体的加工，传感器安装，应变片布置，应变片贴片，等等。

动态性能显著改进：包括响应频率的宽度和响应速度，传感器有静态性能和动态性能，动态性能对传感器的测量精度尤其重要。

在以往的传感器大都还是集中在静态性能方面，对动态性能方面的研究少之又少。

本产品对传感器弹性体的静态/动态性能都有改善。

产品应用方向
康复机器人、抛光机器人，抓取机械臂，搬运机器人
资源开发、海洋探测、环境监测、医疗诊断
航天技术、军事工程
工业、农业自动化交通运输、家用电器等
通过上述内容的介绍，希望对大家会有一定的帮助，同时如有这方面的需要，可以咨询问一下南京矽景自动化技术有限公司，从而了解更多详细内容。

六维力传感器

六维力传感器简介六维力传感器是一种用于测量物体的力和力矩的传感器。

它能够测量物体在六个自由度上的力和力矩，即沿x、y和z轴方向的力和绕x、y和z轴方向的力矩。

六维力传感器广泛应用于机器人、航空航天、汽车等领域，用于测量物体的运动和受力情况。

工作原理六维力传感器的工作原理基于压电效应。

在传感器的六个维度上，安装有压电传感器元件。

当物体受到力和力矩作用时，传感器元件会产生相应的压电信号。

通过测量这些信号的大小和方向，可以确定物体所受力和力矩的大小和方向。

应用领域机器人六维力传感器在机器人领域有着广泛的应用。

通过安装六维力传感器，可以实时监测机器人在不同环境下的受力情况，确保机器人正确稳定地执行任务。

六维力传感器还可以用于机器人的控制，通过监测机器人的力和力矩，调节机器人的运动和力量输出，提高机器人的精确度和安全性。

航空航天航空航天领域对于力和力矩的测量要求非常高。

六维力传感器能够满足这些要求。

在飞行器的设计和测试过程中，六维力传感器可以用于测量飞行器的气动力和力矩，确定飞行器的稳定性和操纵性。

同时，在航天器的轨道控制和对接任务中，六维力传感器也能够发挥重要作用。

汽车在汽车制造和测试中，六维力传感器可以用于测量汽车的悬挂系统、刹车系统等受力情况。

通过分析这些数据，可以对汽车的性能和安全性进行评估和改进。

除此之外，六维力传感器还可以应用于汽车碰撞测试、底盘动力学分析等领域，提供重要的实验数据。

医疗在医疗领域，六维力传感器可以用于康复机器人的控制和监测。

通过安装六维力传感器，可以实时测量患者在康复过程中的运动和受力情况，并根据这些数据调整康复机器人的参数，以实现最佳的康复效果。

此外，六维力传感器还可以用于手术机器人的操作控制，提高手术的精确度和安全性。

优势和挑战六维力传感器具有以下优势：•准确性高：六维力传感器能够精确地测量物体的力和力矩，提供可靠的数据。

•灵敏度高：六维力传感器具有很高的灵敏度，可以检测微小的力和力矩变化。

六维力传感器

六维力传感器1六维力传感器的分类 (1)2六维力传感器的研究现状 (1)1六维力传感器的分类六维力传感器有很多种名称，如六轴力传感器、六分量天平、六轴力/力矩传感器、六向力传感器等，实际上就是一种可以同时检测3个力分量和3个力矩分量的力传感器，根据X, Y, Z方向的力分量和力矩分量可以得到合力和合力矩。

传感器的种类按敏感兀件可以分为:电阻应变式、压电式、光学式、电容式、电感式等几类。

六维力传感器按测力原理可分为电阻式应变式，电容式，电感式，压电式和光电式等。

就以上几种类型的传感器而言，电阻应变式六维力传感器的应用得最为广泛而且目前技术最为成熟的一种。

其基本工作原理是外力作用下，弹性体结构形变，贴在弹性体上的应变片发生应变引起电阻值的变化，再经电路将阻值的变化转化为电压或电流的变化表现。

电容式则是将电容式力敏传感器的核心部分是对压力敏感的电容器。

力敏电容器的电容量是由电极面积和两个电极间的距离决定的，当硅膜片两边存在压力差时，硅膜片产生形变，极板间的间距发生变化，从而引起电容量的变化，电容变化量与压力差有关。

光学式多维力传感器通过光学传感器来测量微小变形，从而测出多维力和力矩。

压电式多维力传感器是另一种比较常用的测力装置，它的基本测力原理是在外部应力的作用下压电材料产生电荷，当外力变化时，压电材料表面的电荷随之变化带来输出电压信号的变化。

压电传感器的主要特点是其有很高的固有频率(200kHz)，特别适合动态测量。

石英晶片的合理布置是传感器设计的关键。

克服传感器各向载荷间的相互干扰是提高压电传感器测量精度的有效途径。

2六维力传感器的研究现状六维力传感器的研究已有40多年的历史，科研工作者在这方面已作了大量的研究工作。

在国内，对六维力传感器的研究始于上世纪80年代，许多院校都对六维力传感器的设计制作进行过深入的探讨。

其设计是以力学分析为基础，探索性地设计出无耦合作用的弹性体，最早代表是积木式结构由美国SIR公司设计，由一块块积木式弹性体组合成，其加工精度和装配精度对其测量结果的影响很大，滞后和累积误差也较大，这使得它的实用性几乎为零。

六维力传感器的原理与设计复习过程

预紧式传感器的结构分析
修正后具有单一约束的球副
预紧分支
大大降低了关节摩擦力矩的影响减小了机械滞后现象
有中间预紧分支的预紧式传感器
预紧螺母
上平台弹性分支预紧支路下平台
双层预紧式力传感器
中间预紧分支的结构相对比较复杂施加预紧力比较困难
具有7分支的双层预紧式力传感器
双层预紧式力传感器
（1）测力平台；（2）预紧平台；（3）测量分支；（4）球窝；（5）下平台; （6）球窝；（7）预紧螺栓；（8）基座
8分支上下层预紧式力传感器
(1) 测力平台; (2) 预紧平台; (3) 测量分支; (4) 球窝;(5) 预紧螺栓;(6) 基座
8分支左右预紧式力传感器
(1) 测力平台; (2) 左预紧平台; (3) 测量分支; (4) 右预紧平台; (5) 预紧螺栓。
加载面
实验研究
标准单维力传感器
具有中间预紧分支的力传感器样机
单维力传感器
导和处理软件
六维力传感器的标定系统
测量误差
力/力矩分量
Fx Fy Fz Mx My Mz
测量误差
0.2% 0.4% 1.3% 0.1% 1.1% 0.4%
六维力/力矩传感器的应用
机械臂的末端感应器
触觉
微力的测量
六维力/力矩传感器有着很广泛的应用，如机械装配、
Dwarakanath et al. 的六维力/力矩传感器
Nguyen et al. 的六维力/力矩传感器
传统的Stewart 力传感器
优点
刚度大结构紧凑承载能力大无累积误差精度高反解简单
传统的Stewart 力传感器缺点
传统的采用球副

六维力传感器

于硅电容传感器的机器人Stewart机构六维力传感器1.研究目标机器人技术研究的一个主要目的就是使其能够代替人的劳动，能够自如地完成交给它的工作。

要达到此目的机器人就必须具备判断周围环境的感知能力，一旦机器人具有了感知功能，它便可以与周围环境进行交互，完成复杂的工作，真正实现其智能化，可以根据不同的环境、不同的处理对象等周边条件，相应调整自己的动作。

而力觉传感器便是机器人能够实现智能化的关键，其功能在于感知机器人手指、肢体、关节等在工作和运动中所承受的广义力(六维力与力矩)，借以决定自身的运动方式，或者用此广义力信息推测对象的重量等等。

本项目旨在研究基于敏感廉价的硅电容传感器作为机器人力觉传感器得核心机构以替代传压片式力觉传感器，提高传感器的精度、降低成本、减小传感器尺寸进而达到便于广泛应用的目的。

1.1提高精度传统压片式力觉传感器由于受到金属材质的限制，使得传感器灵敏度不好，很多情况下很难达到预期目标，而采用硅电容传感器的力觉传感器由于硅电容传感器本身较为敏感，可以显著改善力觉传感器的灵敏度，达到更为准确的测量精度。

1.2降低成本传统的机器人力觉传感器因为材料限制加工难度较大，生产工序繁琐从而生产成本较高，这是机器人力觉传感器价格较高的一个重要因素，而本课题所采用的硅电容传感器因为应用方式比较灵活，从而可以达到降低成本的目的，为力觉传感器的广泛应用打下良好的基础。

1.3减小体积传统的机器人力觉传感器因为受到材料限制和机构限制加工难度较大，从而体积大小受到限制相对较大，而本课题所研究的硅电容传感器本身体积较小，直径不到1cm，从而很大程度上可以减小力觉传感器整体的体积，从而使力觉传感器拥有较大的应用空间。

2.研究内容2.1 硅电容传感器的研发为得到与机器人工作所使用的力所良好配合的量程和较小的传感器体积，采用MEMS技术专门针对此课题研发了一款体积较小，量程合适的硅电容传感器。

2.2 六维Stewart机构力觉传感器的机械结构设计因为与原有的Stewart机构力觉传感器材料的不同，为了达到预期的目标，较好的发挥硅电容传感器的优势，就需要改变现有的Stewart机构，专门为硅电容传感器设计能最大发挥其优势的专门Stewart机构。