[发明专利]一种六维力传感器的解耦方法及六维力传感器

摘要

本发明提供一种六维力传感器的解耦方法，包括以下步骤：S1、采用n组线性无关的力/力矩列向量F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z作为六维力传感器的输入；S2、获取六维力传感器各梁的全部16个面或者其中指定的12个面的统一指定坐标点的应力作为输出；S3、并用最小二乘法或者极限学习机等解耦方法进行解耦，从而确定F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z分别与其对应的梁上的应力之间的关系，以求得标定矩阵C或者输入输出的对应关系。还提供一种基于惠斯通四分之一电桥的六维力传感器。本发明有利于减小维间耦合，能够改善六维力传感器复合加载时的解耦效果，具有误差小，应用范围广等优点。

主权项

1.一种六维力传感器的解耦方法，其特征在于,包括以下步骤：S1、采用n组线性无关的力/力矩列向量(F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z)^T作为六维力传感器的输入，n≥16或者n≥12；S2、获取六维力传感器各梁的全部16个面或者其中指定的12个面统一指定坐标点的应力作为输出，从而得到F_6×n＝C_6×16σ_16×n或者F_6×n＝C_6×12σ_12×n，其中F_6×n代表输入的n组线性无关的力/力矩列向量构成的输入矩阵，C_6×16、C_6×12为标定矩阵，σ_16×n、σ_12×n为n组力/力矩输入时各梁各面上指定点的应力构成的矩阵；S3、用最小二乘法或者极限学习机解耦方法进行解耦，从而确定F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z分别与其对应的梁上的应力之间的关系，以求得标定矩阵C或者输入输出的对应关系：F＝Cσ，即F_6×1＝C_6×16·σ_16×1，或F_6×1＝C_6×12·σ_12×1；优选地，对于4根梁的16个表面，分别以传感器内壁与梁连接处中点为原点，以指向质量块的方向作为t轴正方向，沿外表面逆时针90°建立S轴，所述指定坐标点为位于梁中心线上的点，即以(t，s)代表测量输出的坐标点，取s＝0，优选地，t值大于梁长度的1/2倍，小于梁长度的1倍。