基于冗余测量的空间机械臂关节扭矩传感器研究

作     者：孙玉香 许玉云 曹会彬 双丰 高理富 葛运建 SUN Yuxiang;YU Yuyun;CAO Huibin[1＊];SHUANG Feng;GAO Lifu;GE Yunjian

作者机构：中国科学院合肥智能机械研究所仿生感知与先进机器人技术安徽省重点实验室合肥230031 中国科学技术大学自动化系合肥230026 

出 版 物：《传感技术学报》 (Chinese Journal of Sensors and Actuators)

年 卷 期：2018年第31卷第11期

页      面：1621-1627页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：安徽省自然科学基金项目(1808085QF214) 国家自然科学基金项目(61473272 61673369) 中国科学院机器人与智能制造创新研究院自主课题项目(C2016011) 

主　　题：扭矩传感器 空间机械臂 变形协调 冗余测量 实验标定 

摘      要：为实现空间机械臂的灵活控制,需要在机械臂关节处增加扭矩传感器,而航天器发射阶段特有的高冲击和强振动等特点要求扭矩传感器具有高抗过载和容错能力。对扭矩传感器和空间机械臂关节输出法兰进行一体化设计是一种可行途径,它可实现空间机械臂的高集成度和轻量化的目标。结合空间机械臂关节输出法兰设计了一款扭矩传感器,对设计的传感器弹性体进行受力分析,建立了传感器扭转刚度和应变的解析模型,基于参数设计的方法对传感器结构进行优化;为提高传感器的容错能力,根据其结构特点采用双全桥电路冗余设计。实验表明,经过冗余设计,传感器线性度得到改善,轴向抗干扰能力得到提高,线性度为0.77%;重复性0.89%;滞后为0.95%,满足使用需求。