采用 HBM 應變片開發三分量力傳感器

發布時間：2023-08-04 點擊次數：1255

如何為負重行走機器人開發更具成本效益的感應足？本課題是達姆施塔特工業大學仿真機器人項目的一部分。

其采用了 HBM 應變片開發了一款三分量力傳感器，以實現對機器人的運動控制。

挑戰

為承重行走機器人開發更具成本效益的感應足

解決方案:

采用基于 HBM 應變片的三分量力傳感器，以實現對機器人的運動控制。由于應變片帶有背膠，因此更易安裝，并可采用熱固化方式，更牢固。

結果:

12個HBM應變片以全橋方式連接到全橋上，以測量最小的電阻變化。首次試運行非常成功，并將在后續項目中進一步優化。

三分量力傳感器結構

這種三軸力傳感器采用鋁制圓柱形梁式結構。生產簡單，成本低廉。

為了測量 x、y 和 z 軸方向的力，共安裝了三個應變全橋：

應變計的排布如圖1所示。1-4號應變片測量z方向，5-12號應變片測量x和y方向。

為了測量最小的電阻變化，需要將應變片需要以全橋方式安裝（見圖2）。在 ANSYS Workbench 19.1 幫助下，應變被確定到指定方向。

為了對三分量力傳感器進行驗證，開發了一個產品原型。在第一次試運行中需要對該原型進行評估和校準。借助校準裝置，三個方向的力依次加載。

輸入和輸出的校準條件如下：

校準的測量曲線以橙色、綠色和黑色顯示在圖表中。參考力值以藍色藍色曲線顯示，用于比較。

與參考傳感器的絕對平均誤差和相對平均誤差：

第一次試運行的結果清楚地表明，HBM 標準應變片已經取得了相當大的成功。為了對絕對平均誤差和相對平均誤差進一步優化，達姆施塔特技術大學正在進行一個后續項目。

達姆施塔特技術大學是德國領先的科技大學之一，在國際上享有很高的知名度和聲譽。自1877成立以來，獨有的創新精神一直是達姆施塔特技術大學最鮮明的特色。通過杰出的研究成果，達姆施塔特科技大學一直在面向未來的科學領域進行開拓。