پیشنهاد شاخصی برای مقایسه کیفی حسگرهای نیرو/گشتاور شش محوره و بهینه سازی هندسه ی تیرهای متقاطع با هدف کاهش خطای تداخل

در این مقاله اصول اندازه گیری هم زمان سه بردار متعامد نیرو (Fz، Fy، Fx) و سه بردار متعامد گشتاور (Mz، My، Mx) برای طراحی حسگر نیرو/گشتاور شش محوره مورد توجه قرار گرفته است. در ابتدا، شاخصی جدید (η) برای مقایسه و قضاوت صحیح تر در خصوص کیفیت حسگرهای نیرو/گشتاور شش محوره پیشنهاد داده شده و سپس با استفاده از آن، خطای تداخل چند حسگر در مطالعات قبلی ارزیابی و مقایسه شده اند. در ادامه، با استفاده از فرآیند بهینه سازی عددی، روشی سیستماتیک برای طراحی حسگر نیرو/گشتاور شش محوره توصیف شده است. این شیوه بر مبنای ارتباط متقابل بین الگوریتم برنامه نویسی درجه دوم متوالی (SQP) کد شده در متلب و استفاده از روش تحلیل اجزای محدود (FEM) در نرم افزار انسیس می باشد. هندسه ی انتخاب شده برای سازه ی حسگر از نوع تیرهای متقاطع اصلاح یافته می باشد. خطای تداخل اصلی به عنوان تابع هدف انتخاب شده تا طول چهار متغیر هندسی سازه ی حسگر را بهینه کند. همچنین قیدهای حساسیت کرنش سنج ها، بیشینه تنش اعمالی و طول ابعاد هندسی سازه ی حسگر در مسئله فرمول بندی شده اند. نتایج نشان می دهد که خطای تداخل اصلی طرح حسگر بهینه شده با نسبت گشتاور به نیروی بالا (0.1N.m/N) به زیر 1.49% کاهش یافته است.