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智能机器人是机器人技术研究和发展的主要方向。六维力传感器可以感知三维空间的全力信息,是实现机器人智能化重要传感器之一。六维力传感器由于结构设计原因,维间不可避免的存在耦合,包括静态耦合和动态耦合。迄今为止,国内外对六维力传感器静态耦合问题的研究已较为深入,但对其动态耦合问题的研究还严重不足。随着工程上对六维力传感器的精度要求越来越高,动态解耦是一个无法回避的问题。目前,关于六维力传感器的动态解耦方法,主要有数学估计法和实验法。由于现有的数学估计法缺少准确的传感器动态力学模型,应用范围有很大的局限性,而实验法由于缺少有效的手段,只有少数学者做了初步尝试。本文来源于国家自然科学基金项目“电阻应变片式六维力传感器动态耦合特性研究(51175001)”和安徽省自然科学基金项目“六维力传感器动态性能实验研究(11040606M144)”,针对六维力传感器的主要弹性体,采用弹性力学、振动力学、机械振动等理论,建立动态力学模型,揭示维间耦合本质,求解动态耦合输出,并基于盲信号、ICA理论初步探索六维力传感器的动态解耦方法。本文主要研究工作如下:(1)重点针对本课题中未完成的弹性体动态力学分析问题,采用弹性力学等理论,建立简化或等效的力学模型,结合弹性体边界条件,求解出动态应变输出,并对动态应变输出进行空间图像仿真;(2)根据六维力传感器的布片图、膜片变形、应变与受力关系图和电阻应变片组桥图,绘制传感器的耦合映射关系图。基于平均应变能的概念,对各弹性体动态应变输出进行数据分析与处理,求解出各通道的动态输出;(3)基于极大化非高斯性ICA估计方法,以峭度为非高斯性指标,采用FastICA算法尝试对六维耦合信号的解耦,并对解耦信号进行误差分析。本文主要创新点有:(1)针对六维力传感器弹性体,分别建立六个方向动载荷独立作用时的力学模型,尤其对非对称动载荷作用下的圆环形薄板横向强迫振动、圆形薄板纵向振动等问题提出了新颖的解决方法,求解出动态应变输出,为六维力传感器动态解耦提供了准确的解析模型;(2)在建立的动态力学模型基础上,基于盲信号和ICA理论,探索了一种新颖的六维力传感器动态解耦方法,为实现在线、实时的动态解耦提供了方法和理论指向。