[發明專利]基于柔性Roberts機構的兩級力分辨率的力傳感器

有效

• 申請號: 201110274522.7
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102435353A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 劉敬猛;蔣俊;陳文杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G01L1/26;G01B7/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種基于柔性Roberts機構的兩級力分辨率的力傳感器，其特征在于：該力傳感器包括有敏感體(1)、支架(2)、位移檢測件(3)、電渦流位移傳感器(4)和探頭(5)；

敏感體(1)采用電火花線切割技術一方面切割有A柔性羅伯茨機構(1A)、B柔性羅伯茨機構(1B)、C柔性羅伯茨機構(1C)、D柔性羅伯茨機構(1D)、E柔性羅伯茨機構(1E)、F柔性羅伯茨機構(1F)、G柔性羅伯茨機構(1G)、H柔性羅伯茨機構(1H)；

敏感體(1)采用電火花線切割技術另一方面切割有第一切割槽(151)、第二切割槽(152)、第三切割槽(153)、第四切割槽(154)、第五切割槽(161)、第六切割槽(162)、第七切割槽(163)、第八切割槽(164)；

第一切割槽(151)的一端與第二切割槽(152)的另一端之間是H缺口形柔性鉸鏈(1P)；第二切割槽(152)的一端與第三切割槽(153)的另一端之間是E缺口形柔性鉸鏈(1M)；第三切割槽(153)的一端與第四切割槽(154)的另一端之間是A缺口形柔性鉸鏈(1I)；第四切割槽(154)的一端與第一切割槽(151)的另一端之間是D缺口形柔性鉸鏈(1L)；第五切割槽(161)的一端與第六切割槽(162)的另一端之間是G缺口形柔性鉸鏈(1O)；第六切割槽(162)的一端與第七切割槽(163)的另一端之間是F缺口形柔性鉸鏈(1N)；第七切割槽(163)的一端與第八切割槽(164)的另一端之間是B缺口形柔性鉸鏈(1J)；第八切割槽(164)的一端與第五切割槽(161)的另一端之間是C缺口形柔性鉸鏈(1K)；所述切割槽將敏感體(1)分割成第一平臺(12)、第二平臺(13)和第三平臺(14)；

第一平臺(12)上安裝有位移檢測件(3)；

第三平臺(14)上安裝有支架(2)；

第一切割槽(15)上設有第一限位凸起(15A)、第二限位凸起(15B)、第三限位凸起(15C)和第四限位凸起(15D)；第一限位凸起(15A)、第二限位凸起(15B)與第一調節釘(6)、第二調節釘(7)構成一組用于測量拉力時進行調節；第三限位凸起(15C)、第四限位凸起(15D)與第三調節釘(8)、第四調節釘(9)構成另一組用于測量壓力時進行調節；

敏感體(1)的A板面(11A)上設有A通孔(101)、A螺紋孔(102)、B螺紋孔(103)；A通孔(101)用于探頭(5)穿過；A螺紋孔(102)用于安裝第一調節釘(6)；B螺紋孔(103)用于安裝第二調節釘(7)；?

敏感體(1)的B板面(11B)上設有C螺紋孔(104)、D螺紋孔(105)；C螺紋孔(104)用于安裝第三調節釘(8)；D螺紋孔(105)用于安裝第四調節釘(9)；

A柔性羅伯茨機構(1A)通過A缺口形柔性鉸鏈(1I)與第二平臺(13)連接；B柔性羅伯茨機構(1B)通過B缺口形柔性鉸鏈(1J)與第一平臺(12)連接；C柔性羅伯茨機構(1C)通過C缺口形柔性鉸鏈(1K)與第一平臺(12)連接；D柔性羅伯茨機構(1D)通過D缺口形柔性鉸鏈(1L)與第二平臺(13)連接；E柔性羅伯茨機構(1E)通過E缺口形柔性鉸鏈(1M)與第二平臺(13)連接；F柔性羅伯茨機構(1F)通過F缺口形柔性鉸鏈(1N)與第一平臺(12)連接；G柔性羅伯茨機構(1G)通過G缺口形柔性鉸鏈(1O)與第一平臺(12)連接；H柔性羅伯茨機構(1H)通過H缺口形柔性鉸鏈(1P)與第二平臺(13)連接；

支架(2)的立板(22)上設有中心通孔(23)，該中心通孔(23)的上方設有縫隙(24)，該縫隙(24)將立板(22)的上端分為A支臂(25)和B支臂(26)，A支臂(25)上設有通孔，B支臂(26)上設有C通孔(27)；

中心通孔(23)用于放置電渦流位移傳感器(4)；電渦流位移傳感器(4)在支架(2)上的夾緊安裝通過A螺釘(2A)穿過B支臂(26)上的C通孔(27)、A支臂(25)上的通孔后連接上螺母(2B)實現；

支架(2)的底座(21)上的兩個通孔與敏感體(1)上的E螺紋孔(106)和F螺紋孔(107)保持同軸，且通過B螺釘(106A)與E螺紋孔(106)的配合、以及C螺釘(107A)與F螺紋孔(107)的配合，從而實現將支架(2)固定安裝在第三平臺(14)上；

位移檢測件(3)安裝在第一平臺(12)上，即通過D螺釘(108A)與G螺紋孔(108)配合、以及E螺釘(109A)與H螺紋孔(109)配合，實現將位移檢測件(3)安裝在第一平臺(12)上；位移檢測件(3)的檢測板(31)與電渦流位移傳感器(4)相對，且電渦流位移傳感器(4)的敏感端與位移檢測件(3)的檢測板(31)存在有間距d，d＝1.3～1.5mm；

電渦流位移傳感器(4)安裝在支架(2)上，電渦流位移傳感器(4)的敏感端與位移檢測件(3)的檢測板(31)存在有間距d，d＝1.3～1.5mm；

探頭(5)的一端為圓錐頭(51)，探頭(5)的另一端為螺紋接頭(52)；探頭(5)的螺紋接頭(52)順次穿過敏感體(1)的A通孔(101)、B通孔(110)后螺紋連接在J螺紋孔(111)內。