初识六维力传感器（二）——航空航天、汽车、机床、机器人 ...

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咱们今天继续初识六维力传感器。


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六维力测量的需求最早来自航空航天飞行器研究领域（图1），安装在飞行器内部的六维力传感器用来测量飞行器的空气动力学特性，包括飞行器的升力、阻力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩（图2）。正交三方向力和三方向力矩同时测量，所以需要用六维力传感器。



图1  飞行器空气动力学测量试验



图2   升力/阻力/侧向力及俯仰/偏航/滚转力矩的六分量同时测量

最早的六维力测量并不是采用传感器，而是采用原理和制造都非常复杂的大型机械装置（图3）。



图3  早期的机械式六维力测量装置

随着敏感元器件技术的发展，六维力传感器也应运而生，后来逐渐应用到汽车测试、生物力学和机器人等众多科技领域，当然在不同的应用领域，六维力传感器的产品形态和技术特点也有较大区别。

（图4）密西根公司汽车载荷谱路测用的六维力传感器；（图5）用于滑雪训练用的六维力传感器；（图6）用于精密磨削设备的六维力传感器；（图7）用于协作机器人末端关节的六维力传感器。

六维力测量技术实际上是个平台技术，根据应用场景的环境、载荷、安装、通讯、算力、动力学特性等需求不同，六维力传感器在不同行业中体现出了不同的产品形态。六维力传感器除了形态多，它的研发难度也非常大。它不是三个1维力传感器和三个扭矩传感器结构的简单叠加，它的非线性力学特征明显，要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性，再加之六维联合加载标定的复杂性 ，六维力传感器的技术难度可谓是一维力传感器难度的6次方。本篇文章就不展开讲了，我们后面会详细介绍上述技术细节。
如果您需要了解其它行业六维力测量方案，可以给我留言。