六轴加速度传感器静、动态特性若干问题的研究

《六轴加速度传感器静、动态特性若干问题的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要中国科学技术大学博士学位论文在非结构环境中机器人作业操作主要是采用基于传感反馈的力控制和柔顺控制方式，而目前机器人作业时不能获取足够的力传感信息是制约机器人力控制和柔顺控制水平提高的瓶颈之～。六维加速度传感器能够同时检测运动物体的三维线加速度和三维角加速度，为在机器人控制中引入加速度控制以实现真正的全力控制提供基础。本学位论文研究的背景来源于国家高技术研究发展计划(863计划)项目“卜～，自由度力传感器及其应用基础研究”(2001AA423180)。论文的工作主要是对E膜片六轴加速度传感器静、动态特性有关问题进行深入地探讨与研究，包括六轴加速度传感器弹性体的应力应变与加速度

2、载荷、弹性体结构尺寸关系的分析：维问耦合特性与维间耦合消除方法的分析与研究：标定方法和动力学特性分析与研究：以及六轴加速度传感器的应用研究等。在上述研究中，我们对六轴加速度传感器弹性体的应力应变特性有了较全面认识，研究成果可为六轴加速度传感器结构设计及相似形状结构弹性体的力学性能分析提供参考：对六轴加速度传感器相关特性的分析、建模与仿真实验研究，是对当前传感器测量理论与技术的一个补充；对六轴加速度传感器动态特性分析和动态维间耦合等特征的描述，为将其应用于机器人力控制和柔顺控制及后续相关研究提供了一个新的思路。另外，对六轴加速度传感器在人体运动，姿态检测方面应用的探讨性研究，为将

3、来六轴加速度传感器应用于体育和人体健康监测领域奠定一定的基础。山于目前在国内外尚未见到有类似的六轴加速度传感器产品及类似研究的上技道，所以在上述研究中，我们通过艰难的分析与探索、尝试将成功应用于一般多维力传感器的分析方法应用于六轴加速度传感器，并提出一些新的方法，获得了一些有意义的结果，这些方法和成果包括：通过在传感器坐标系中沿各轴向施加恒定线／角加速度载荷，实现了对弹性体受力与边界条件的等效与简化分析；借助于圆薄板轴对称，反轴对称变形、有关矩形薄板弯曲与反对称变形弹性曲面微分方程通解形式，获得弹性体应力应变解析解、应力应变大小与弹性体结构尺寸问的关系；通过建立三维的有限元分析

4、模型、加载及分析，获得弹性体变形特征与相关应力应变分布；提出～种以传感器直角坐标系为参考坐标系、采用施加6个相互线性独立的加速度向量，实现对六轴加速度传感器标定和获取其特征矩阵的方法；采用结构动力学有限元分析理论与方法，对六轴加速度传感器分析模型的固有振动频率、振型、振动频率与结构尺寸大小间的关系进行分析，并尝试着对传感器谐响应、瞬态响应、动态维间耦合特性进行了分析与研究；提出了．一种六轴加速度传感器与机器人间实现相互校准的方法：对六轴加速度传感器应用于运动位置姿态检测的可行性进行了理论分析与探讨等。本项研究虽然以E膜片六轴加速度传感器为研究对象，但研究的方法与内容对其它结构类

5、型的多维加速度传感器同样有重要的参考价值。关键词：六轴加速度传感器静态特性动态特性标定维间耦合英文摘要中国科学技术大学博士学位论文AbstractSensingfeedbackbasedforceandcompliancecontrolismainlyadoptedbyrobotmanipulationjnunstructuredenvironment．However,thecontrollevelhasbottleneckedsinceit'sincapabletoobtainenoughforceinformationatpresentOntheotherhand．thes

6、ix—axisaccelerometercansimultaneouslymeasureallthreelinearaccelerationandthreeangularaccelerationofamovingobject．Withthisaccelerometerusedintherobotmanipulation．theaccelerationcontrolcouldguaranteethe如11一forcecontr01．Onthebackgroundof863programfHi—TechResearchandDevelopmentProgramofChina)．”R

7、esearchonakindof12一degreeoffreedomforcesensoranditsapplication”(No．2001AA423180)，thispaperdealswiththestaticanddynamiccharacteristicsofE—typemembranesix—axisaccelerometer，includingtheanalysisoftherelationshipbetweenstress—strainoftheelasticbodyofse