重载过约束并联六维力传感器基础理论与实验研究

本项目面向航空航天领域对重载大型六维力传感器的实际需要，将空间过约束并联机构应用于重载大型六维力传感器弹性体结构设计，开展这类新型重载过约束并联六维力传感器基础理论和实验研究。该新型并联六维传感器可实现空间各维大吨位力测量，在风洞试验、航天器空间对接以及起落架校准测试等领域具有广阔的应用前景。空间过约束并联机构，其实质为空间并联高次超静定机构，本项目融合并联机构学理论与分析力学原理，深入开展过约束并联六维力传感器构型综合、测量数学模型等基础理论研究。重点解决这类重载并联六维力传感器构型综合,刚度与摩擦建模问题，通过性能优化，创新设计并研制具有自主知识产权的重载过约束并联六维力传感器实验样机，在此基础上开展重载过约束并联六维力传感器冗余观测信息融合与处理、非线性标定理论与实验研究，为实际应用奠定基础。本项目直接面向我国航空航天科技领域急需开展工作，具有重要的理论意义和实用价值。

本项目受资助后，按计划开展了重载过约束并联六维力传感器基础理论与实验研究工作，即：1）重载过约束并联六维力传感器数学建模理论研究，将空间过约束并联机构应用于重载大型多维力传感器弹性体结构，采用超静定结构求解方法建立了这类过约束并联多维传感器测量数学模型通用求解方法；2）过约束并联多维力传感器构型创新，提出了系列适合重载过约束并联多维测力传感器新构型，并建立了各种构型传感器测量数学模型，进行了力映射及测量仿真计算；3）过约束并联多维力传感器摩擦建模与分析，开展了过约束并联多维力传感器连接铰摩擦建模与分析研究，并进行了模拟试验研究；4）研制了过约束并联多维力传感器样机，开展了标定试验研究。目前，本项目共发表（含录用待发表）学术论文14篇，其中被SCI、EI收录的论文9篇；申请发明专利9项，授权发明专利1项；培养博、硕士研究生17名，创新研制具有自主知识产权的“重载过约束并联多维加载测力平台”，并探索开展了基于空间并联机构的重载电液测力理论与技术研究。本项目在研究新型并联多维测力传感器机构学特征的基础上，发展了重载并联式测力传感器机构学基础理论，对于促进我国航空航天科技领域高精度大型并联多维测力传感器的研发具有重要的理论指导意义和实用价值。