论文是863智能机器人传感器技术网点实验室项目“水下机器人多维力传感器的设计与研究”的一部分。论文主要运用有限元方法,致力于提高典型多维力传感器的各方面的性能和提高多维力传感器的量程,并以此为目标进行了结构优化分析。论文的主要内容有: (1) 建立典型梁多维力传感器静、动态分析的有限元模型。运用有限元方法分析了典型多维力传感在各种受力状态下的应力应变分布,获取应变矩阵;同时进行了动态特性分析。 (2) 标定矩阵条件数是多维传感器的重要评价指标。论文对多维力传感器的的标定矩阵进行了较深入的分析。针对当前多维力传感器普遍存在的耦合问题,提出一种新型的传感器结构构思,对从结构上来解决耦合问题进行了探讨。分析表明,该结构与原模型相比,在耦合上明显改善。 (3) 优化设计是现代设计理论的重要组成部分,文章最后对典型多维力传感器进行结构优化设计。应用商业有限元软件,分别以第一阶固有频率和极大应力为目标函数,对多维力传感器进行结构优化分析。同时,论文探讨了多维力传感器的拓扑优化问题。为提高传感器的性能,改进传感器的设计和研制新型传感器,为我们新型的多维力传感器的研制提供参考。