法向力与切向力(剪切力)
Normal Force and Tangential (Shear) Force常用接触力垂直于接触面的分量叫法向力,平行于接触面的分量叫切向力(剪切力)。
两个物体接触时,接触力可以分解成两部分:垂直于接触面的法向力,负责「压住」、防止穿透;平行于接触面的切向力,也叫剪切力,一般由摩擦提供,负责阻止相对滑动。二者由库仑摩擦定律联系:|f_t| ≤ μf_n,f_t 是切向力,f_n 是法向力,μ 是摩擦系数。需要的切向力超过 μ 倍法向力就会打滑,这个约束在三维里就是摩擦锥。机器人从侧面夹杯子时,杯子的重量全靠指尖的切向摩擦力托住,夹紧力(法向力)不够就会滑落。所以触觉传感器通常同时测法向力和剪切力,剪切力的变化是判断即将滑移的重要信号;足式机器人也要让地面反作用力留在摩擦锥内。
例子两指夹爪从侧面夹起 0.3 kg 的杯子,摩擦系数 0.5:每根手指要提供约 1.5 N 向上的切向力,所以每指法向夹紧力至少约 3 N,实际还要留余量。
- 也叫
- 法向力、切向力、剪切力、正压力、Normal Force、Tangential Force、Shear Force
- 相关
- 接触力、库仑摩擦、摩擦锥、摩擦系数、滑移检测、触觉传感器
- 来源
- Wikipedia: Normal force
Wikipedia: Friction