로봇이 작업 환경에 대한 피드백을 통해 자동화를 실현하기 위해 압전식 6차원 힘 센서에 대한 연구를 진행하였다. 본 논문은 압전 석영을 힘 감지 소자로 선택하고, 병렬 부하 분담 원리 및 다점 측정 원리를 결합하여 8점 지지 휠 스포크형 압전 6차원 힘 센서 구조 및 측정 원리를 제안한다. 이 센서는 강한 디커플링, 경량화, 대용량 측정 범위 및 높은 고유 주파수 특성을 가진다. ANSYS 소프트웨어를 활용하여 파라메트릭 모델링을 수행하고 6차원 힘 정역학 시뮬레이션 실험을 통해 8점 지지 휠 스포크형 센서의 측정 원리를 검증하였다. 준정적 보정 및 동적 보정 플랫폼을 구축하여 설계된 압전식 6차원 힘 센서를 보정하였다. 실험 결과 센서의 비선형도는 0.5% 미만, 축간 간섭은 4% 미만이며 고유 주파수는 6kHz 이상임을 나타낸다. 휠 스포크형 구조의 압전 6차원 힘 센서는 6차원 힘 측정을 효과적으로 수행하고 축간 결합을 제거할 수 있어 동적 측정 요구를 충족하며 경량 대용량 센서 설계를 위한 이론적 기초와 설계 근거를 제공하며, 다른 유형의 압전식 6차원 힘 센서 설계 및 제작에 중요한 참고 가치를 가진다.

압전 석영;휠 스포크형;다점 측정 원리;6차원 힘 센서;축간 결합