机械工程学报

作者：李立建, 申宁, 孙利, 姚建涛, 吴婷婷

单位：1. 华北水利水电大学机械学院 郑州 450045;2. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室 秦皇岛 066004

关键词：二维力传感器,应变解析,联合标定,性能测试,线性解耦；

基金：国家自然科学基金(52005181, U2037202, 52375030)、河南省科技攻关(252102220107)、河南省高等学校重点科研项目计划支持(24A460016)和河北省科学技术研究与发展计划中央引导地方科技发展资金项目科技创新基地(246Z1802G)资助项目。

针对多维力传感器存在维间耦合串扰和多维载荷联合标定难实施等问题，基于传统并联机构和构型演化设计方法，提出一种可满足平面两维测力需求的结构解耦型二维力传感器新构型，并确定出其最佳贴片组桥方案。利用线弹性梁理论和模块建模方法，以整体刚度为桥梁，构建出二维力传感器两桥路输出应变与其待测载荷间的应变解析模型，借助有限元和标定试验数据验证所构建解析模型的正确性。通过搭建的标定系统对传感器进行单维静载性能测试和两维联合标定，结果表明所设计的传感器具有较高的测量精度和较小的维间耦合，同时基于最小二乘线性拟合获取的线性解耦矩阵可实现待测载荷的高精度预测，进而为多维测力传感器解耦设计和线性高精度解耦提供重要支撑。

来源：2025年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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