[發(fā)明專利]一種八梁結構的六維力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910061579.5
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109781328B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉俊;李敏;張登卓;秦嵐;劉京誠;徐域富
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開了一種八梁結構的六維力傳感器，其特征在于：包括受力圓盤、外殼、基座、彈性梁、插頭連接件和插頭；所述受力圓盤通過所述螺孔連接施力裝置；所述插頭連接件安裝在所述外殼的外側面上；所述插頭固定在插頭連接件上；所述基座的底座凸臺安裝在所述外殼的內部；所述彈性梁包括圓盤梁體和八個支梁；所述圓盤梁體與所述受力圓盤連接；八個所述支梁上均設有應力集中孔；每一個支梁上應力集中孔中心的兩側上均安裝兩個應變片；所述彈性梁安裝在所述基座上；本發(fā)明傳感器具有其輸出精度高，結構簡單緊湊，工藝簡單，應變片少，高靈敏度，高解耦精度，便于安裝使用等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及應變傳感器技術領域，具體涉及一種八梁結構的六維力傳感器。

背景技術

六維力傳感器測力信息豐富，是一種能檢測空間三個分量與三個力矩分量的傳感器。目前，已用于多個行業(yè)，如智能機器人、航空航天、軍事、生物醫(yī)學等。

現(xiàn)有技術中包括十字交叉梁結構、三對稱梁結構。其中十字交叉梁結構的對稱性好，設計方便，理論關系簡單且易于分析，但它存在徑向效應、標定矩陣為近似解、應變片數(shù)量多等缺點；三對稱梁結構簡單，降低了十字交叉梁結構的橫向效應，但增加了交叉耦合程度。現(xiàn)有技術中還包括一種雙十字梁結構六維力傳感器，降低維間交叉耦合的同時卻增加了應變片的數(shù)量至32片,增加了彈性體結構的復雜性和制作難度。

因此，現(xiàn)有技術中需要一種能夠克服上述問題的六維力傳感器。

發(fā)明內容

為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種八梁結構的六維力傳感器，其特征在于：包括受力圓盤、外殼、基座、彈性梁、插頭連接件和插頭。

所述受力圓盤平面中心設有均布在同一圓周上的通孔。所述受力圓盤平面上還設有均布在同一圓周上的螺孔。所述螺孔圍繞所述通孔。所述受力圓盤通過所述螺孔連接施力裝置。

所述外殼為中空的圓柱體。所述外殼側面上設有插頭安裝孔I。

所述插頭連接件為弧形板狀。所述插頭連接件中部為插頭安裝孔II。所述插頭安裝孔II與所述插頭安裝孔I相對應。所述插頭連接件安裝在所述外殼的外側面上。

所述插頭插入所述插頭安裝孔II和所述插頭安裝孔I內，固定在所述插頭連接件上。

所述基座包括圓盤底座和設于所述圓盤底座平面上的底座凸臺。

所述底座凸臺為圓環(huán)形。所述底座凸臺的內部安裝有電路板。所述底座凸臺的環(huán)形平面上設有均布在同一圓周上的彈性梁安裝孔。

所述基座的底座凸臺安裝在所述外殼的內部。

所述彈性梁包括圓盤梁體和八個支梁。

所述圓盤梁體平面上設有均布在同一圓周上的受力圓盤連接孔。所述受力圓盤連接孔與所述通孔相對應。所述圓盤梁體通過所述受力圓盤連接孔與所述受力圓盤連接。

八個所述支梁呈輻射狀布置在所述圓盤梁體上，且每個支梁中心線之間的夾角為45°。將八個所述支梁分別記為第一支梁、第二支梁、第三支梁、第四支梁、第五支梁、第六支梁、第七支梁和第八支梁。

以所述圓盤梁體的平面中心建立右手笛卡爾坐標系，其中，記z軸的方向為垂直于所述圓盤梁體的平面向上，記x軸的方向為平行于所述圓盤梁體的平面向右，記y軸的方向為平行于所述圓盤梁體的平面向前，記所述第一支梁的中心線位于y軸上，其余七個所述支梁按順時針依次為第二支梁、第三支梁、第四支梁、第五支梁、第六支梁、第七支梁和第八支梁。

八個所述支梁上均設有應力集中孔。所述第一支梁、第三支梁、第五支梁和第七支梁的應力集中孔開口方向平行于z軸。所述第二支梁、第四支梁、第六支梁和第八支梁的應力集中孔開口方向垂直于z軸。

八個所述支梁上均安裝有應變片。每一個支梁上位于應力集中孔中心的兩側均安裝一個應變片。