通過力對機器人進行運功控制是人機交互一個重要組成部分。將六維力傳感器感知機理與機器人控制技術(shù)融合,以力信息作為人機交互系統(tǒng)的控制輸入,制定了響應(yīng)迅速,運行穩(wěn)定的隨動控制策略,搭建了集成六維力感知、上位機控制、機器人系統(tǒng)的人機交互及測試平臺,實現(xiàn)了機器人對于施力者的隨動運動控制。基于此平臺制定了軸孔裝配控制策略,進行了軸孔裝配測試,為補償機器人末端運動偏轉(zhuǎn)過程中所受耦合力干擾,對六維力傳感器進行了運行過程中的標定,將實際補償模型與理論模型進行了對比分析,并對機器人末端執(zhí)行器進行受力補償,結(jié)果表明,人機交互隨動系統(tǒng)測試結(jié)果良好,為工業(yè)機器人裝配任務(wù)中的初始定位不明確問題及軌跡規(guī)劃示教提供了參考。 

       多維力傳感器的維間耦合問題嚴重影響了檢測精度的提高。通過設(shè)計新型RF-GA(基于遺傳算法的改進隨機森林算法)解耦方法解決多維力信息的解耦問題,實現(xiàn)提高力傳感器檢測精度的目標。針對隨機森林算法中含有大量子樹,但每個子樹的預(yù)測準度無法保證的問題,利用遺傳算法對隨機森林的子樹進行篩選,保留優(yōu)質(zhì)子樹,從而提高預(yù)測精度。以基于應(yīng)變檢測的六維力傳感器為實驗對象,將RF-GA算法運用到實際力信息解耦中,并通過解耦實驗對RF-GA算法進行驗證。與現(xiàn)有解耦算法相比,RF-GA解耦方法具有精度高、解耦時間短的優(yōu)點,實驗結(jié)果表明該算法能有效提高多維力傳感器的解耦精度。 

       為滿足空間在軌組裝望遠鏡地面裝配試驗的相關(guān)需求,綜合考慮六維力傳感器的量程、剛度和靈敏度等因素,設(shè)計了一種高靈敏度大量程六維力傳感器。首先對經(jīng)典十字梁六維力傳感器進行數(shù)學(xué)建模,通過對比各通道單獨作用時,應(yīng)變梁表面應(yīng)變和彈性體變形剛度的數(shù)學(xué)表達式,提出一套提高傳感器靈敏度的改進方案;然后對傳感器結(jié)構(gòu)進行詳細設(shè)計,并通過傳感器的有限元仿真驗證結(jié)構(gòu)方案可行性;最后,對六維力傳感器進行加工與標定,得到傳感器線重復(fù)性誤差小于0. 33%FS,力通道測量靈敏度大于0. 83 m V/V,力矩通道測量靈敏度大于2. 6 m V/V。該六維力傳感器各項性能優(yōu)良,目前已應(yīng)用于在軌組裝望遠鏡地面實驗當(dāng)中。