[發明專利]機械臂關節力矩姿態無線傳感器

在審

• 申請號: 201910404152.0
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110146212A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 陳盛;季鑫波;鄭寶霖;鄭曉東
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01L5/22
• 分類號: G01L5/22;G01C23/00;B25J13/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明揭示了一種機械臂關節力矩姿態無線傳感器，包括傳感器外殼、受力彈性體、第一集成電路板以及第二集成電路板，所述第一集成電路板及所述第二集成電路板二者均固定設置于所述傳感器外殼內部，所述受力彈性體包括受力軸及彈性體，所述彈性體設置于所述傳感器外殼內部，所述受力軸的一端與所述彈性體硬性觸接、另一端伸出于所述傳感器外殼外側。本發明將現有技術中的力矩傳感器與姿態傳感器相結合，實現了對機械臂的高級控制及多模式控制，提高了機械臂整體的操作精度，顯著地提升了人機交互過程的智能化與安全性。

技術領域

本發明涉及一種將力矩傳感器與姿態傳感器相結合而形成的集成化傳感裝置，具體涉及一種機械臂關節力矩姿態無線傳感器，屬于傳感器技術領域。

背景技術

近年來，隨著人類社會全面進入信息化時代，各類人工智能技術均得到了長足的發展和進步，各種服務機器人應運而生、并廣泛地被應用于人們的生產生活中。以目前各領域中較為常見的機械臂為例，在機械臂的使用過程中，當需要機械臂對環境中的多樣信息進行全面感知、對環境目標進行準確操控時，就需要使用到機械臂關節中的傳感器來完成機械臂各項操作參數的監測。

現有技術中，應用于機械臂關節的傳感器通常采用單一化的功能設計，單個傳感器僅進行單一數據的測量和反饋，且控制模式單一。當需要對機械臂關節進行全面檢測時，就需要在機械臂關節內安裝多個不同類型的傳感器。毫無疑問，裝載多個傳感器的設置方式不僅占用了機械臂內的過多空間、造成機械臂內部線路的復雜化，而且也使得機械臂很難實現輕質化、小型化，嚴重地阻礙了機械臂在生產生活的應用，影響了機械臂的實時性能和執行任務的效率。

除上述缺陷外，目前在對機械臂進行控制時，由于單一功能的傳感器作用有限，有事甚至需要人工輔助控制，因此操作精度難以把控，無法實現智能化的人機交互。

正是基于上述原因，如何在現有技術的基礎上提出一種將多傳感器功能相融合的小型傳感器，來實現對機械臂的高級控制，也就成為了本領域內技術人員共同的研究目標。

發明內容

鑒于現有技術存在上述缺陷，本發明的目的是提出一種機械臂關節力矩姿態無線傳感器，包括傳感器外殼，還包括：受力彈性體、第一集成電路板以及第二集成電路板，所述第一集成電路板及所述第二集成電路板二者均固定設置于所述傳感器外殼內部，所述受力彈性體包括受力軸及彈性體，所述彈性體設置于所述傳感器外殼內部，所述受力軸的一端與所述彈性體硬性觸接、另一端伸出于所述傳感器外殼外側。

優選地，所述傳感器外殼包括按序固定連接的傳感器頂蓋、傳感器套筒以及傳感器底蓋，所述傳感器頂蓋、傳感器套筒以及傳感器底蓋三者螺栓固接，所述彈性體、第一集成電路板以及第二集成電路板三者按序疊合固定設置于所述傳感器套筒內、所述彈性體設置于靠近所述傳感器頂蓋的一側、所述第二集成電路板設置于靠近所述傳感器底蓋的一側。

優選地，所述傳感器底蓋上固定設置有多組用于實現傳感器外殼內各部件固定的安裝柱，所述彈性體、第一集成電路板以及第二集成電路板三者上分別開設有一組安裝孔，每組所述安裝孔均與一組所述安裝柱相匹配，所述傳感器外殼內還設置有與所述安裝柱數量、規格相匹配的安裝螺栓，所述安裝螺栓穿過所述安裝孔并與所述安裝柱固定連接，所述彈性體、第一集成電路板以及第二集成電路板三者均借助所述安裝螺栓被固定設置于所述傳感器底蓋上。

優選地，所述彈性體呈輪輻式結構，所述彈性體的中心位置開設有一用于連接所述受力軸的連接槽，所述連接槽的形狀、規格與所述受力軸的形狀、規格一一匹配對應，在所述彈性體與受力軸的組合狀態下，二者硬性觸接且所述受力軸嵌設固定于所述連接槽內。

優選地，所述彈性體上設置四根受力橫梁，相鄰兩根所述受力橫梁之間的夾角呈90°，四根所述受力橫梁共同組成十字形受力結構，每根所述受力橫梁的四側端面上均粘貼固定有用于采集形變數據的應變片。