Flexured-gimbal 3轴力扭矩传感器揭示无袖形机翼机器人中的最小轴向耦合

flapping 机翼的机械复杂性、其非定常气动流场以及在亚克ogram级无袖形机翼机器人(FIR)上进行测量的挑战，使得该行为难以预测。然而，知道电压输入到扭矩输出的精确映射，可用于改进其机械和飞行控制器设计。为此，我们创建了一个基于flexured gimbal 的灵敏力扭矩传感器，仅需标准的运动捕捉系统或加速度计即可实现读出。该设备能够精确、准确地同时测量俯仰和滚转扭矩以及推力，并应用于响应变化电压输入信号的 tethered 无袖形FIR。我们使用该方法测量了180mg FIR UW Robofly 上扭矩和推力输入命令的轴向耦合。我们通过自由飞行实验验证了这些测量结果。我们的结果显示，滚转和俯仰的最大轴向耦合误差分别为8.58%和17.24%，相对于可能的扭矩范围。类似地，改变俯仰和滚转命令导致推力偏离命令值最高可达5.78%，跨越整个命令扭矩范围。我们的系统是首个能够同时测量两个扭矩轴向的装置，显示出扭矩命令在扭矩和推力方面的轴向耦合微乎其微。