Strain Analysis of Six-axis Force/Torque Sensors with Y-shaped Crossbeam

Abstract

摘要： 设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布，而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构，提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该六维力/力矩传感器弹性横梁在各轴力/力矩载荷作用下的变形特征，基于铁木辛柯梁理论建立简化的力学模型，从而解析地得到各轴力/力矩载荷作用下弹性横梁中应变的显式表达式，与有限元模拟进行对比。结果表明：解析模型给出的预测结果与有限元数值解基本吻合，说明了该解析模型的正确性和有效性，从而为Y形横梁六维力/力矩传感器的设计提供了高效、精确的解析手段。