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第1章 与人共融机器人力矩传感器概述1

1.1与人共融机器人对力矩传感器的需求1

1.2力矩传感器的发展趋势3

1.3高集成度力矩传感器的研究现状4

1.3.1应变式4

1.3.2电容式7

1.3.3压电式7

1.3.4光电式9

1.3.5其他类型11

1.4本章小结13

第2章 力矩传感器的测量方法14

2.1应变式力矩测量14

2.2电容式力矩测量17

2.2.1极距变化型17

2.2.2面积变化型18

2.3压电式力矩测量20

2.4光电式力矩测量23

2.4.1光栅式23

2.4.2光电开关式24

2.5磁电式力矩测量26

2.6磁致伸缩式力矩测量27

2.7光纤式力矩测量28

2.8无线声表面波式力矩测量30

2.9力矩测量方法总结31

第3章 力矩传感器设计技术32

3.1力矩传感器方案设计32

3.2弹性本体单元结构构型设计33

3.2.1设计方法33

3.2.2材料的选择33

3.2.3结构构型设计35

3.2.4结构构型优化38

3.3形变测量系统设计38

3.4传感器整体设计42

3.4.1光电开关的安装42

3.4.2挡光片的安装43

3.4.3整体构型44

3.5本章小结46

第4章 力矩传感器的理论基础47

4.1能量原理47

4.2曲杆计算49

4.3力矩传感器本体力学建模52

4.3.1柔性弹簧型结构53

4.3.2十字梁型结构57

4.4本章小结59

第5章 力矩传感器的仿真分析技术60

5.1有限元理论60

5.1.1有限元方法的一般步骤60

5.1.2强度准则64

5.2有限元方法分析66

5.3优化设计73

5.3.1优化设计类型74

5.3.2力矩传感器的拓扑优化设计75

5.4本章小结78

第6章 力矩传感器性能测试装置技术79

6.1力矩传感器实验测试装置的设计情况79

6.2力矩传感器实验测试装置方案设计83

6.2.1方案设计83

6.2.2模型设计86

6.3力矩传感器测试装置数据采集系统设计87

6.3.1系统硬件设计87

6.3.2上位机软件设计93

6.4本章小结95

第7章 力矩传感器的性能测试与实验研究技术96

7.1静态性能指标96

7.1.1线性度96

7.1.2灵敏度96

7.1.3重复性97

7.1.4迟滞性98

7.1.5漂移98

7.2实验准备99

7.2.1力矩传感器样机99

7.2.2测量装置100

7.2.3数据采集板100

7.3实验过程101

7.3.1超载实验101

7.3.2静态校准实验102

7.3.3重复性测试108

7.3.4迟滞测试117

7.3.5零漂测试118

7.4实验结果评估120

7.5本章小结121

参考文献122