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Los sensores de fuerza tradicionales de un solo eje ya no pueden satisfacer las necesidades de la producción y la tecnología modernas. Los sensores de fuerza de seis ejes atraen cada vez más la atención de muchos estudiosos. Los sensores de fuerza de seis ejes pueden medir fuerzas y pares en seis direcciones al mismo tiempo y se utilizan ampliamente en máquinas, brazos robóticos, aeroespacial, biomedicina y otros campos. Sin embargo, los sensores de fuerza de seis ejes actualmente estudiados suelen tener muchos problemas. Se necesitan urgentemente sensores de alta precisión y alta sensibilidad para futuras investigaciones. Este artículo combina análisis teórico, simulación de elementos finitos y experimentos de simulación, y optimiza la estructura del sensor sobre la base de la investigación de sensores existente. Se propone un nuevo tipo de sensor de fuerza de seis ejes de alta precisión. Los principales contenidos de la investigación incluyen:

1. Después de un análisis en profundidad de los distintos rendimientos del sensor y de explorar la ley de cambios en el rendimiento del sensor con los parámetros geométricos del sensor. Se propone un nuevo tipo de estructura de sensor de fuerza de seis ejes tipo viga compuesta. El sensor tiene una estructura simple, deformación obvia y fácil operación de la posición del parche. Los métodos de prueba ortogonal y simulación de elementos finitos se utilizan para determinar los parámetros de tamaño del sensor.

2. Utilice el software de análisis abaqus para crear el modelo del sensor y realizar análisis estáticos y dinámicos en el sensor. Se obtienen la distribución de deformaciones del sensor bajo la carga de fuerza externa y la frecuencia natural de los primeros seis órdenes del sensor. Los resultados muestran que el sensor tiene buena linealidad.

3. Basado en el principio básico de la copa de compensación de Whits, determine el diseño del sensor de fuerza de seis dimensiones. Con base en los resultados del análisis del método de elementos finitos, determine el área de deformación del cuerpo elástico, combine la escala de la estructura del sensor y realice un diseño razonable en él. Y aumente la salida de manera adecuada y reduzca el problema de acoplamiento interdimensional del sensor de fuerza de seis dimensiones en el parche.

4. Desarrollar un dispositivo de calibración especial para el sensor. Según la estructura y forma del sensor, diseñe un conjunto de dispositivos especiales de calibración del sensor. Según los resultados del experimento de simulación, el sensor está desacoplado. Utilice el método del cuadrado y el método de la red neuronal BP para calcular la relación entre ellos y completar el estudio de calibración del sensor. El estudio muestra que el método de red neuronal BP tiene un mejor efecto de desacoplamiento.