[發明專利]一種六維力傳感器

在審

• 申請號: 201811372150.X
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109238529A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王勇;李春風;胡珊珊;呂仲明;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;G01L5/16
• 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

本發明公開了一種六維力傳感器，涉及傳感器技術領域，徑向梁外端連接至浮動梁中部，構成“T”梁；各梁周向均布設置，其徑向梁沿徑向設置，浮動梁豎向設置，各徑向梁內端與中心臺連接；各浮動梁的頂端和底端分別與周向支撐固連，中心臺和周向支撐上設置定位孔；徑向梁設有貫通其上表面和下表面的徑向梁豎向通孔和貫通其兩側面的徑向梁橫向通孔，浮動梁設有貫通其兩側面的浮動梁橫向通孔；徑向梁豎向通孔、徑向梁橫向通孔和浮動梁橫向通孔兩側設應變片。本發明的傳感器各徑向梁上設置橫向通孔和豎向通孔，各浮動梁上設置橫向通孔，使梁上的應變集中于各通孔兩側，能有效提高傳感器的分辨率的同時保證傳感器的剛度。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種用于測量力的力傳感器。

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。

多維力傳感器的敏感元件設計是力傳感器應用的關鍵問題。就現有多維力傳感器的彈性體的結構形式，難以同時對傳感器的剛度和靈敏度作進一步的提高。此外，某些現有多維力傳感器的彈性體還存在解耦問題。

發明內容

本發明正是為了避免上述現有技術所存在的不足之處，提供了一種六維力傳感器。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：一種六維力傳感器，徑向梁外端連接至浮動梁中部，構成T型結構的梁；各梁周向均布設置，其徑向梁沿徑向設置，浮動梁豎向設置，各所述徑向梁內端與中心臺連接；各所述浮動梁的頂端和底端分別與周向支撐固連，所述中心臺和周向支撐上設置定位孔；

所述徑向梁設有貫通其上表面和下表面的徑向梁豎向通孔和貫通其兩側面的徑向梁橫向通孔，所述浮動梁上對稱設有貫通其兩側面的浮動梁橫向通孔；所述徑向梁豎向通孔、所述徑向梁橫向通孔和所述浮動梁橫向通孔兩側設應變片。

進一步的，設于各所述浮動梁頂端的各所述周向支撐構成整體式結構，設于各所述浮動梁底端的各所述周向支撐構成整體式結構。

進一步的，兩個整體式結構的所述周向支撐通過均布設置于兩者之間的各連接部構成一體式結構。

進一步的，各所述周向支撐分離設置，并通過傳感器外殼連接為整體。

進一步的，所述徑向梁橫向通孔與所述徑向梁豎向通孔設置在徑向梁的兩端并與其端部之間留有間距，所述徑向梁橫向通孔與徑向梁豎向通孔之間留有間距。

進一步的，各所述徑向梁和所述中心臺水平設置，所述浮動梁豎直設置，所述橫向通孔和橫向通孔為水平通孔，所述豎向通孔為豎直通孔。

進一步的，所述豎向通孔、所述橫向通孔和所述橫向通孔的孔型呈連通的雙圓柱型孔、矩形孔、腰孔或啞鈴型孔。

進一步的，所述梁的數量為四個，各所述梁呈90°夾角均勻布置，構成“十”字結構。

進一步的，所述梁的數量為三個，各所述梁呈120°夾角均勻布置。

進一步的，所述中心臺為圓臺或方臺。

本發明提供了一種六維力傳感器，具有以下有益效果：

1、本發明的傳感器各徑向梁上設置橫向通孔和豎向通孔，各浮動梁上設置橫向通孔，使梁上的應變集中在橫向通孔或豎向通孔兩側，便于使用應變片進行測量梁上的應變，能夠有效提高了傳感器的分辨率的同時保證傳感器的剛度；