[發(fā)明專利]一種柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811076983.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108918013A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王延深;閆志彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號(hào): G01L5/16
• 分類號(hào): G01L5/16
• 代理公司: 北京久維律師事務(wù)所 11582
• 代理人: 邢江峰

1.一種柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器，包括加載臺(tái)(1)、固定臺(tái)(2)、內(nèi)彈性梁(3)、外彈性梁(4)、柔性鉸鏈(5)和應(yīng)變片(6)，其特征在于：所述內(nèi)彈性梁(3)設(shè)有四個(gè)，四個(gè)所述內(nèi)彈性梁(3)的一端均固定在加載臺(tái)(1)外側(cè)，且四個(gè)內(nèi)彈性梁(3)在加載臺(tái)(1)外側(cè)均勻排布，所述外彈性梁(4)設(shè)有八個(gè)，八個(gè)所述外彈性梁(4)每?jī)蓚€(gè)一組分別通過(guò)柔性鉸鏈(5)連接在四個(gè)內(nèi)彈性梁(3)的另一端，四個(gè)所述外彈性梁(4)與內(nèi)彈性梁(3)相互垂直，所述固定臺(tái)(2)設(shè)有四個(gè)，四個(gè)所述固定臺(tái)(2)呈圓周均勻分布，且分別位于相鄰的兩個(gè)外彈性梁(4)之間，四個(gè)所述固定臺(tái)(2)的兩端分別通過(guò)柔性鉸鏈(5)與其相鄰的外彈性梁(4)相連，四個(gè)所述內(nèi)彈性梁(3)上均開(kāi)有一號(hào)雙目形通孔(7)，四個(gè)所述外彈性梁(4)上均開(kāi)設(shè)二號(hào)雙目形通孔(8)，所述加載臺(tái)(1)上開(kāi)有四個(gè)沿圓周方向均勻分布的螺紋孔一(9)，四個(gè)所述固定臺(tái)(2)上均開(kāi)有兩個(gè)螺紋孔二(10)，且固定臺(tái)(2)上的螺紋孔二(10)對(duì)稱布置，所述加載臺(tái)(1)上的螺紋孔一(9)和固定臺(tái)(2)上的螺紋孔二(10)均用于傳感器與機(jī)械臂或末端待測(cè)設(shè)備的連接，二十四個(gè)所述應(yīng)變片(6)每四個(gè)組成一組惠斯通全橋，共組成六組惠斯通全橋分別用于六維力信息測(cè)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器，其特征在于：所述加載臺(tái)(1)、固定臺(tái)(2)、內(nèi)彈性梁(3)、外彈性梁(4)以及柔性鉸鏈(5)共同構(gòu)成本傳感器的一體式彈性體結(jié)構(gòu)，且一體式彈性體結(jié)通過(guò)一塊鋁合金材料進(jìn)行一體加工而成，所述加載臺(tái)(1)位于彈性體結(jié)構(gòu)中心處。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器，其特征在于：所述內(nèi)彈性梁(3)和外彈性梁(4)均在平面內(nèi)正交布置，四個(gè)所述內(nèi)彈性梁(3)相鄰的兩個(gè)之間的夾角為90度，四個(gè)所述內(nèi)彈性梁(3)呈十字形式布置，四個(gè)所述外彈性梁(4)每?jī)蓚€(gè)一組垂直分布在所連接的內(nèi)彈性梁(3)兩側(cè),所述內(nèi)彈性梁(3)、加載臺(tái)(1)和固定臺(tái)(2)的高度相同，所述外彈性梁(4)的高度為內(nèi)彈性梁(3)高度的一半，所述內(nèi)彈性梁(3)和外彈性梁(4)寬度相同，所述一號(hào)雙目形通孔(7)的軸線方向?yàn)樨Q直方向，且一號(hào)雙目形通孔(7)的長(zhǎng)度方向沿所在內(nèi)彈性梁(3)的軸線方向，所述二號(hào)雙目形通孔(8)的軸線方向?yàn)樗椒较颍叶?hào)雙目形通孔(8)的長(zhǎng)度方向沿所在外彈性梁(4)的軸線方向，所述一號(hào)雙目形通孔(7)與二號(hào)雙目形通孔(8)的截面形狀與尺寸依據(jù)柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器的量程進(jìn)行設(shè)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性機(jī)構(gòu)自解耦六維力傳感器，其特征在于：所述柔性鉸鏈(5)為圓弧型柔性鉸鏈，且圓弧型柔性鉸鏈的圓弧形通孔的軸線方向沿豎直方向，所述一號(hào)雙目形通孔(7)、二號(hào)雙目形通孔(8)和柔性鉸鏈(5)共同構(gòu)成了柔性機(jī)構(gòu)，所述一號(hào)雙目形通孔(7)以及二號(hào)雙目形通孔(8)均為一個(gè)單自由度的柔性移動(dòng)副，所述柔性鉸鏈(5)均為一個(gè)單自由度的柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副，且每四個(gè)對(duì)稱布置的柔性鉸鏈(5)構(gòu)成一個(gè)單自由度的柔性移動(dòng)副，所述柔性鉸鏈(5)包括柔性鉸鏈一(501)、柔性鉸鏈二(502)、柔性鉸鏈三(503)、柔性鉸鏈四(504)、柔性鉸鏈五(505)、柔性鉸鏈六(506)、柔性鉸鏈?zhǔn)?507)、柔性鉸鏈八(508)、柔性鉸鏈九(509)、柔性鉸鏈?zhǔn)?510)、柔性鉸鏈?zhǔn)?511)、柔性鉸鏈?zhǔn)?512)、柔性鉸鏈?zhǔn)?513)、柔性鉸鏈?zhǔn)?514)、柔性鉸鏈?zhǔn)?515)以及柔性鉸鏈?zhǔn)?516)，所述柔性鉸鏈五(505)、柔性鉸鏈六(506)、柔性鉸鏈?zhǔn)?515)、柔性鉸鏈?zhǔn)?516)和柔性鉸鏈?zhǔn)?507)、柔性鉸鏈八(508)、柔性鉸鏈?zhǔn)?513)、柔性鉸鏈?zhǔn)?514)分別構(gòu)成兩個(gè)沿X方向的柔性移動(dòng)副，柔性鉸鏈一(501)、柔性鉸鏈二(502)、柔性鉸鏈?zhǔn)?511)、柔性鉸鏈?zhǔn)?512)和柔性鉸鏈三(503)、柔性鉸鏈四(504)、柔性鉸鏈九(509)、柔性鉸鏈?zhǔn)?510)分別構(gòu)成兩個(gè)沿Y方向的柔性移動(dòng)副。