[發明專利]一種無耦合的多維力傳感器過載保護方法及裝置

在審

• 申請號: 201910169704.4
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109708787A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 王勇;劉浩東;李春風;胡珊珊;陸益民;陳恩偉;劉正士
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01L1/26
• 分類號: G01L1/26;G01L5/16
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 姜玲燕

本發明公開了一種無耦合的多維力傳感器過載保護方法及裝置，該方法是根據不同載荷作用下多維力傳感器的支撐端與加載端之間的位置變化情況，通過限制多維力傳感器的支撐端與加載端之間的位置變化閾值來進行過載保護。該裝置包括套筒殼體以及第一限位板，所述第一限位板與多維力傳感器的彈性體的加載臺相互固連，兩者上分別設有相互配合的凸柱和凹槽，所述凸柱伸入所述凹槽內，且所述凸柱與所述凹槽之間留有孔軸間隙，所述第一限位板的頂面四周邊緣與多維力傳感器的支撐架的底面之間留有軸向間距。本發明過載保護裝置能夠獨立調整多維力傳感器各個方向的過載能力，并能夠實現精確的力/力矩的過載保護。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體地說涉及一種無耦合的多維力傳感器過載保護方法及裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，機器人技術越來越多的被應用于各種場合，如搬運、焊接、裝配等。機器人技術的一個核心問題是智能化，六維力傳感器因能同時感知三維空間中的全力信息，是作為空間機器人智能化特征的一個關鍵部件。多維力傳感器一般包括支撐架以及設置在支撐架上的加載臺，六維力傳感器的核心是彈性體的設計，彈性體的結構直接決定著整個傳感器的性能，是傳感器性能優劣的關鍵。

六維力傳感器的過載保護直接關系到六維力傳感器的使用及安全，一直以來是備受研究的焦點問題，但迄今沒有一個較好的解決方法。如專利CN101419102A，CN101210850A等六維力傳感器并沒有過載保護功能；專利CN103528726A對六維力傳感器的過載保護裝置沒有考慮耦合的問題，難以實現精確的過載保護。為增強多維力傳感器的可靠性，避免在過載和沖擊過程中傳感器彈性體產生塑性變形，對于多維力傳感器過載保護裝置的研究至關重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠獨立調整多維力傳感器各個方向的過載能力，并能夠實現精確的力/力矩的過載保護的無耦合的無耦合的多維力傳感器過載保護方法及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種無耦合的多維力傳感器過載保護方法，是根據不同載荷作用下多維力傳感器的支撐端與加載端之間的位置變化情況，通過限制多維力傳感器的支撐端與加載端之間的位置變化閾值來進行過載保護。

進一步地，還在多維力傳感器的不同的位置分別限制力的線位移閾值和力矩的角位移閾值。

進一步地，具體為在多維力傳感器的中心軸線附近限制力的線位移閾值，在遠離多維力傳感器的中心軸線的四周處限制力矩的角位移閾值。

進一步地，在多維力傳感器的中心軸線附近設置限位結構分別限制其加載端的軸向位移和徑向位移以實現對力的過載保護，在多維力傳感器的四周設置限位結構分別限制其加載端的傾覆轉角和周向轉角以實現對力矩的過載保護。

基于上述方法，本發明提供一種無耦合的多維力傳感器過載保護裝置，多維力傳感器的彈性體包括支撐架以及設置在支撐架上的加載臺，包括套筒殼體以及第一限位板，所述套筒殼體的內壁上設置有托板，多維力傳感器的彈性體位于所述套筒殼體內，且多維力傳感器的彈性體的支撐架與所述托板相互固連；

所述第一限位板也位于所述套筒殼體內，且所述第一限位板與多維力傳感器的彈性體的加載臺相互固連，所述第一限位板的朝向多維力傳感器的一面四周邊緣設有一個以上的凸柱，多維力傳感器的彈性體的支撐架上相應所述凸柱的位置處開有凹槽，或者所述第一限位板的朝向多維力傳感器的一面四周邊緣開有一個以上的凹槽，多維力傳感器的彈性體的支撐架上相應所述凹槽的位置處設有凸柱，所述凸柱伸入所述凹槽內，且所述凸柱與所述凹槽之間留有孔軸間隙，所述第一限位板的朝向多維力傳感器的一面四周邊緣與多維力傳感器的彈性體的支撐架的對應端面之間留有軸向間距。