[實用新型]一種六維力傳感器彈性體

有效

• 申請號: 201720082342.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206378228U
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 王勇;胡珊珊;張素才;陸益民;劉正士
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本實用新型屬于傳感器技術領域，更具體地說是可用于測量空間六維力的傳感器彈性體構件。

背景技術

多維力傳感器是機器人獲得與環境之間作用力的重要信息來源。目前已有多方面的多維力傳感器的研究，如美國DraPer研究所研制的Waston多維力傳感器，中科院合肥智能所和東南大學聯合研制的SAFMS型多維力傳感器，基于Stewart平臺的多維力傳感器，黃心漢教授研究的HUST FS6型多維力傳感器，德國的Dr.R.Seitner公司設計的二級并聯結構型六維力傳感器等等。國內外對多維力傳感器做了大量的研究，所設計的多維力傳感器多種多樣，各有不同的優缺點及應用場合，但多維力傳感器的解耦、剛度與靈敏度的矛盾等問題還需得到進一步的研究。

實用新型內容

本實用新型是為解決上述現有技術問題，提供一種六維力傳感器彈性體，用于實現六維力傳感器在結構上解耦，且在提高傳感器靈敏度的同時保證傳感器的剛度。

本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案:

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點是：包括中心臺、徑向梁、周向梁和周向支撐；所述徑向梁均勻分布在中心臺的周邊，徑向梁的一端與中心臺的周邊固聯，另一端與周向梁呈“T”型連接，所述周向梁為“T”型的頂部橫擔，徑向梁為“T”型的豎桿段；在所述徑向梁上設有通孔，使應力集中于通孔兩側；所述周向梁和周向支撐均勻分布在中心臺的外圍；并且周向梁與周向支撐一一間隔設置，周向支撐的兩端分別與相鄰的兩個周向梁的端部固定連接，使所述周向梁和周向支撐連接呈環狀體；令：所述中心臺以及由周向梁和周向支撐連接成的環狀體呈水平狀態。

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點也在于：所述徑向梁、周向梁和周向支撐的數量相等，均為三個或均為四個。

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點也在于：在所述周向梁上設有通孔，使應力集中于通孔兩側。

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點也在于：所述周向梁上的通孔是兩個豎直方向上的第一通孔，兩個第一通孔在周向梁的兩端對稱設置。

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點也在于：

所述徑向梁上的通孔為：在徑向梁的一端設置第二通孔，另一端設置雙通孔；

所述徑向梁上的通孔或為：在徑向梁靠近周向梁的一端設置第三通孔，靠近中心臺的一端設置第四通孔，在徑向梁的中部設置第二通孔；

所述徑向梁上的通孔或為：在徑向梁靠近周向梁的一端設置第二通孔，靠近中心臺的一端設置第五通孔，在徑向梁的中部設置雙通孔；

本實用新型六維力傳感器彈性體的結構特點也在于：所述第二通孔和第五通孔是貫穿徑向梁上表面和下表面的豎向通孔；所述第三通孔、第四通孔和雙通孔是貫穿徑向梁兩側面的水平通孔；所述雙通孔指兩只在水平面中并列的通孔，且相互連通。

與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：

1、本實用新型實現了結構解耦。針對本實用新型中彈性體的結構形式，可以在徑向梁和周向梁的不同位置上粘貼電阻應變片，根據力傳感器原理，運用惠斯通全橋電路，實現六維力測量，并能有效避免維間力的相互干擾。

2、本實用新型能獲得較高的檢測靈敏度，各徑向梁和周向梁上開設的通孔，使應變集中在所測區域。

3、本實用新型中周向梁與徑向梁之間的“T”型設置獲得了良好的剛度，有效提高了傳感器結構的動態性能。

4、本實用新型彈性體可整體加工，減少重復性誤差，其結構簡單，易于加工。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型另一實施方式結構示意圖；

圖3為本實用新型又一實施方式結構示意圖；

圖中標號：1中心臺；2徑向梁；3周向梁；4周向支撐；5第二通孔；6雙通孔；7第一通孔；8第三通孔；9第四通孔；10第五通孔。

具體實施方式

參見圖1、圖2和圖3，本實施例中六維力傳感器彈性體的結構形式是：包括中心臺1、徑向梁2、周向梁3和周向支撐4。

徑向梁2均勻分布在中心臺1的周邊，徑向梁2的一端與中心臺1的周邊固聯，另一端與周向梁3呈“T”型連接，周向梁3為“T”型的頂部橫擔，徑向梁2為“T”型的豎桿段；在徑向梁2上設有通孔，使應力集中于通孔兩側。

周向梁3和周向支撐4均勻分布在中心臺1的外圍；并且周向梁3與周向支撐4一一間隔設置，周向支撐4的兩端分別與相鄰的兩個周向梁3的端部固定連接，使周向梁3和周向支撐4連接呈環狀體。