Hamzeloo, S., Sheikhi, M., Akbari, H. (2016). Assessment of a Column Type Six-Component Force/Torque Sensor by Theoretical, Simulation and Experimental Approaches. Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, 9(4), 647-660.
Seyed Reza Hamzeloo; Mohammad Morad Sheikhi; Hossein Akbari. "Assessment of a Column Type Six-Component Force/Torque Sensor by Theoretical, Simulation and Experimental Approaches". Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, 9, 4, 2016, 647-660.
Hamzeloo, S., Sheikhi, M., Akbari, H. (2016). 'Assessment of a Column Type Six-Component Force/Torque Sensor by Theoretical, Simulation and Experimental Approaches', Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, 9(4), pp. 647-660.
Hamzeloo, S., Sheikhi, M., Akbari, H. Assessment of a Column Type Six-Component Force/Torque Sensor by Theoretical, Simulation and Experimental Approaches. Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, 2016; 9(4): 647-660.
Assessment of a Column Type Six-Component Force/Torque Sensor by Theoretical, Simulation and Experimental Approaches
1Assistant professor, Mechanical Engineering Department, Shahid Rajaee Teacher Training University
2PhD student, mechanical engineering, martyr Rajai Teacher Training University, Tehran
Abstract
حسگرهای نیرو/گشتاور چند‌مولفه‌ای کرنش‌سنج‌دار، برای اندازه‌گیری همزمان نیروها و گشتاورهای استاتیکی و دینامیکی شامل سه مولفه‌ی نیرو و سه مولفه‌ی گشتاور در دستگاه مختصات دکارتی یک سیستم استفاده می‌شوند. در این تحقیق، یک حسگر نیرو/گشتاور شش‌مولفه‌ای نوع ستونی، با سطح مقطع دایروی توخالی معرفی شده است. به منظور جداسازی الکتریکی مولفه‌های بار اعمالی بر آن و بر پایه‌ی مبانی نظری، الگوهایی خاصی برای نصب کرنش‌سنج‌ها ارائه شده که بررسی صحت این الگوها با شیبه‌سازی المان محدود در نرم‌افزار آباکوس انجام گرفته است. در ادامه بارگذاری‌های مختلفی به یک نمونه‌ی ساخته شده از این حسگر اعمال شده و کرنش‌های تجربی اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد که نه تنها اندازه‌ی واقعی درایه‌های قطر اصلی ماتریس کالیبراسیون، انحراف‌هایی نسبت به اندازه‌ی نظری آن‌ها دارد بلکه؛ این ماتریس لزوماً قطری نیست. درصد انحراف کرنش‌های شبیه‌سازی از نظری در همه پل‌ها زیر %0/3 در تمام شرایط بارگذاری بدست آمده است. همچنین کمترین و بیشترین درصد انحراف کرنش‌های تجربی از نظری در بیشینه بار مجاز هر محور، به ترتیب مربوط به نیروی برشی Px و ممان خمشی Mx بوده که برابر %%62/1 و %12/8 می‌باشد.
[1] Kim J.H., Oh J.H., Realization of dynamic walking for the humanoid robot platform KHR-1, Advanced Robotics, vol. 18, 2004, pp. 749–768.
[2] Kim J.Y., Kim J.H., Error analysis and effective adjustment of the walking ready posture for a biped humanoid robot, Advanced Robotics, vol. 24, 2010, pp. 2137–2169.
[3] Liu T., Inoue Y., Shibata K., Wearable force sensor with parallel structure for measurement of ground-reaction force, Measurement, vol. 40, 2007, pp. 644–653.
[4] Krouglicof N., Alonso L.M., Keat W.D., Development of a mechanically coupled, six degree-of-freedom load platform for biomechanics and sports medicine, IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, 2004, The Hague, Netherlands.
[5] Yang S.S., Han W.S., Hwang H.W., Radiography system and moving method thereof, U.S. Patent No. 20120087480 A1, 2012.
[6] Kim J.H., Han J.W., Kim D.Y., Baek Y.S., Design of a walking assistance lower limb exoskeleton for paraplegic patients and hardware validation using CoP, International Journal of Advanced Robotic Systems. vol. 10, 2013, pp. 11–13.
[7] Li X., Xu G., Ueda T., Tomita S., Nishihara T., Kitamura C., Research on a novel sensor for measuring force in arbitrary direction, International Conference on Computer and Electrical Engineering, 2008, Phuket, Thailand.
[8] Sheng A.L., Hung L.T., A novel six-component force sensor of good measurement isotropy and sensitivities, Sensor and Actuators A: Physical, Vol. 100, No. 2, 2002, pp. 223-230.
[9] Q.K. Liang, D. Zhang, Y.J. Ge, Q.J. Song, "A novel miniature four dimensionalforce/torque sensor with overload protection mechanism", Sensors Journal, IEEE vol. 9, No. 12, 2009, pp. 1741–1747
[10] Spletzer B.L., LOAD CELL, U.S. Patent No. 5850044, 1998.
[11] Kang D.I., Shin H.H., Kim J.H., Park Y.K., Design and Analysis of a Column Type Multi-Component Force/Moment Sensor, 17th International Conference on Force, Mass, Torque and Pressure Measurements, IMEKO TC3, 2001, Istanbul, Turkey.
[12] Park Y.K., Kumme R., Roeske D., Kang D.I., EVALUATION OF MULTI-COMPONENT FORCE TRANSDUCERS HAVING COLUMN TYPE SENSING ELEMENT, XIX IMEKO World Congress on Fundamental and Applied Metrology, 2009, Lisbon, Portugal.
[13] Chen D., Song A., Li A., Design and Calibration of a Six-axis Force/torque Sensor with Large Measurement Range Used for the Space Manipulator, Procedia Engineering, vol. 99, 2015, pp.1164-1170.
[14] Kang C.G., Maximum Structural Error Propagation of Multi-Axis Force Sensors, JSME International Journal Series C mechanical systems machine elements and manufacturing, vol. 44, No. 3, 2001, pp. 676-681.
[15] Nakamura Y., Yoshikawa T., Futamata I., Design and signal processing of six-axis force sensor, 4th International Symposium of Robotics Research, 1988, MIT Press, Cambridge, Mass, USA.
[16] Baoyuan W., Jianfei L., Shen. F., Yang R., Zhongcheng W., Optimum design method of multi-axis force sensor integrated in humanoid robot foot system, Measurement, vol. 44, No. 9, 2011, pp. 1651–1660.
[17] Kim G.S., Kang D.I, Rhee S.H., Design and fabrication of a 6-component force/moment sensor, Sensor and Actuators A: Physical, vol. 77, No. 3, 1999, pp. 209–220.
[18] Kim G.S., The design of a six-component force/moment sensor and evaluation of its uncertainty, Measurement Science and Technology, vol. 12, No. 9, 2001, pp. 1445–1455.
Top