[發(fā)明專利]一種雙差動電容式力矩傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710409974.9
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN106969864A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳琳;莫超亮;潘海鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西安博特智能科技有限公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及力傳感器，特別涉及一種雙差動電容式力矩傳感器。

背景技術(shù)

力矩傳感器作為一種結(jié)構(gòu)型傳感器，已經(jīng)在許多需要測量力矩的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。按力矩信號產(chǎn)生的方式，力矩傳感器可分為光學(xué)式、光電式、電容式、電磁式與應(yīng)變式等，它的原理是利用結(jié)構(gòu)參數(shù)變化來轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。目前市場上較為成熟的力矩傳感器主要是電磁式和應(yīng)變式。電磁式力矩傳感器輸出信號的本質(zhì)是兩路具有相位差的角位移信號，通過對信號進行組合處理后得到力矩信息；該傳感器是一種無磨損的非接觸式傳感器，但由于體積較大，不適用于機器人關(guān)節(jié)力矩的測量。應(yīng)變式力矩傳感器通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，力矩解耦困難，需要額外信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器等。

電容式力矩傳感器是根據(jù)靜電場有關(guān)定律作為其理論基礎(chǔ)制成的，具有溫度穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好且可以實現(xiàn)非接觸測量的優(yōu)點；因此，電容式力矩傳感器近年來被廣泛應(yīng)用于厚度、位移、壓力、速度和濃度等物理測量中。然而目前在機器人關(guān)節(jié)應(yīng)用中，電容式力矩傳感器由于靈敏度不高，抗干擾能力差，且容易受到橫向力和過載力矩的影響，使得機器手在抓取某個物體或機器人末端要完成某個特定的動作時難以實現(xiàn)精確的力矩控制，從而降低了機器人控制系統(tǒng)的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對目前電容式力矩傳感器的不足，提出一種雙差動電容式力矩傳感器；通過采用雙差動式的結(jié)構(gòu)，提高力矩傳感器的靈敏度和線性度，同時消除橫向力等干擾造成的影響。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種雙差動電容式力矩傳感器包括傳感器外圈1、若干變形梁2、傳感器內(nèi)圈3、電容動電極部分4、過載保護部分5、基板6和電容靜電極部分7等。所述傳感器外圈1上均勻分布著若干圓凸臺9和U型凸臺10，凸臺上均開設(shè)有螺紋孔，其中圓凸臺9上的螺紋孔用于連接基板6，通過基板6上的環(huán)型槽11可將基板6與傳感器外圈1固定起來；U型凸臺10上的螺紋孔用于傳感器與負(fù)載的連接。所述傳感器內(nèi)圈3上均勻分布若干螺紋孔8，用于傳感器與減速器的連接；所述變形梁2為梯形結(jié)構(gòu)，其兩端分別連接傳感器外圈1和傳感器內(nèi)圈3，起到傳遞力矩的作用。所述基板6上還開設(shè)有矩形槽12，同時分布著電容靜電極部分7和傳感器所用的感應(yīng)元件及檢測電路，所述矩形槽12處用于放置電容動電極部分4。