柔性并联六维力传感器力映射解析研究

来源：机械工程学报杂志2017年第7期北京时间：

作者：李立建, 马爱霞, 姚建涛, 徐音, 赵永生

单位：1. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室 秦皇岛 066004；2. 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004；3. 郑州工商学院 郑州 451400

摘要：针对由柔性铰链构成的柔性并联Stewart平台六维力传感器弹性体结构，提出一种可用于柔性一体式并联六维力传感器六维外力与各柔性测力分支拉/压力间的精确力映射解析建模方法。基于虚功原理和几何相容条件并根据柔性铰链空间形式的柔度矩阵，构建传感器柔性串联支路末端的柔度矩阵和传感器的整体刚度矩阵。推导得到六维外力与传感器柔性分支杆所受轴向拉/压力间的解析映射关系。通过具体算例和传感器的有限元模型，对上述理论推导过程进行仿真验证。结果表明：理论值与仿真值基本吻合，最大误差在7%以内，从而说明了所提出的力映射解析方法具有较高的求解精度，并为柔性并联六维力传感器的尺寸优化设计奠定了理论基础。

关键词：并联结构,刚度建模,力映射,柔度矩阵,六维力传感器；

基金资助：* 国家自然科学基金(51675459， 51305383)和河北省自然科学基金(E2015203165)资助项目; 20160618收到初稿，20170104收到修改稿;