[實用新型]一種新型四維力傳感器彈性體

有效

• 申請號: 201621197178.0
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN206248262U
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張鵬
• 申請（專利權）人: 張鵬
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種新型四維力傳感器彈性體。

背景技術

隨著科學技術的發展，機器人技術越來越多的被應用于各種場合，如搬運、焊接、裝配等。機器人技術的一個核心問題是智能化，在很多應用場合，四自由度機器人就能完成任務，四維力傳感器可配合四自由度機器人感知受力信息，是作為機器人智能化特征的一個關鍵部件。四維力傳感器的核心部件為彈性體，彈性體的結構直接決定著傳感器的靈敏度、剛度、線性度、遲滯、重復性、固有頻率等性能，是傳感器性能優劣的關鍵。

目前，四維力傳感器彈性體多為十字梁形式，立柱形式。但是都存在著靈敏度低、維間耦合大等問題。

發明內容

本實用新型旨在針對現有四維力傳感器彈性體存在靈敏度低、維間耦合度大的問題，提出一種四維力傳感器彈性體。本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種新型四維力傳感器彈性體包括外環、四個內梁、立柱、底座，四個內梁一端均布在外環的內壁，另一端均布在立柱上部四個側面，立柱下端面固定在底座中間。立柱上端面與內梁頂面齊高，外環頂面高于立柱和內梁的頂面。外環、四個內梁、立柱與底座制成一體。

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型采用了內梁和立柱結構，外環為受力面，當作用力矩Mz和力Fz時，立柱的剛度遠大于內梁， Mz和Fz大小通過內梁應變測量，由于Mz和Fz應變方向垂直，可利用內梁不同側面進行應變測量。當作用有力Fx和力Fy時，內梁的剛度遠大于立柱，Fx和Fy大小通過立柱應變量測量，由于Fx和Fy應變方向垂直，可利用立柱不同側面進行應變測量。這種結構綜合了橫梁結構和立柱結構的優點，提高了剛度，降低了維間耦合。

2.本實用新型受力結構屬于梁式剪切式和輪輻剪切式，與傳統立柱式彈性體比較，本結構提高了靈敏度和精度。

3.本實用新型結構簡單，采用了對稱結構，避免了力互相間的干擾，減小重復誤差，提高了精度。

說明書附圖

圖1為本實用新型的整體結構立體圖。

圖2為圖1的剖視圖。

具體實施方式

下面以一種新型四維力傳感器彈性體的具體實施方式對本實用新型做進一步描述。

本實用新型的具體實施方式如附圖1和附圖2所示，所述四維力傳感器彈性體包括外環1、四個內梁2、立柱3、底座4，四個內梁2一端均布在外環1的內壁，另一端均布在立柱3上部四個側面，立柱3下端面固定在底座中間。立柱3上端面與內梁2頂面齊高，外環1頂面高于立柱3和內梁2的頂面。

具體的工作原理：

1. 以測量力Fz為例：Fz施加于外環1的上端面，立柱的剛度遠大于內梁。因此內梁作為懸臂梁，與立柱的連接端為固定端。在內梁垂直于Fz兩側面形成應變敏感區域，因此組成應變電橋，進而可測出Fz。

2. 以測量力矩Mz為例：Mz施加于外環1的上端面，立柱的剛度遠大于內梁。因此內梁作為輪輻剪切梁，與立柱的連接端為固定端。在內梁垂直于Mz兩側面形成應變敏感區域，因此組成應變電橋，進而可測出Mz。

3. 以測量力矩Fx為例：Fx施加于外環1的上端面，內梁的剛度遠大于立柱。因此立柱作為懸臂梁，立柱與底座的連接端為固定端，內梁整體可作為剛性梁。在立柱垂直于Fx兩側面形成應變敏感區域，因此組成應變電橋，進而可測出Fx。

4. 以測量力矩Fy為例：Fy施加于外環1的上端面，內梁的剛度遠大于立柱。因此立柱作為懸臂梁，立柱與底座的連接端為固定端，內梁整體可作為剛性梁。在立柱垂直于Fy兩側面形成應變敏感區域，因此組成應變電橋，進而可測出Fy。