[發(fā)明專利]一種內(nèi)嵌階梯式傳感裝置及其測量六維力的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910676843.6 | 申請日： | 2019-07-25 |
| 公開（公告）號： | CN110243508B | 公開（公告）日： | 2021-02-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 肖計春;何國田 | 申請（專利權(quán)）人： | 重慶魯班機器人技術(shù)研究院有限公司 |
| 主分類號： | G01L1/22 | 分類號： | G01L1/22 |
| 代理公司： | 重慶圖為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50233 | 代理人： | 劉竹 |
| 地址： | 400714 重慶市北碚區(qū)*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 階梯 傳感 裝置 及其 測量 六維力 方法 | ||
1.一種內(nèi)嵌階梯式傳感裝置，其特征在于，包括：上法蘭(1)、外殼(7)、底座(8)、下法蘭(9)、以及感應(yīng)單元(10)；所述感應(yīng)單元(10)包括上層階梯剛性梁(2)、下層階梯剛性梁(3)、上預壓板(4)、右預壓板(5)、套筒(6)及分布在所述上層階梯剛性梁(2)和下層階梯剛性梁(3)上的共32塊磁流變彈性體；所述上層階梯剛性梁(2)與所述下層階梯剛性梁(3)通過階梯的形式相互配合；所述外殼(7)用于連接所述套筒(6)和所述底座(8)；所述底座(8)用于固定所述套筒(6)、并連接所述下法蘭(9)；所述下法蘭(9)與機器人末端相連；所述上法蘭(1)與所述上層階梯剛性梁(2)連接；所述上預壓板(4)分別與所述套筒(6)和所述外殼(7)相連接；所述上預壓板(4)還分別與所述上層階梯剛性梁(2)和所述下層階梯剛性梁(3)相連接；所述下層階梯剛性梁(3)還與所述右預壓板(5)連接；所述32塊磁流變彈性體通過導線組成六組半橋雙臂電橋電路，分別記為，第一電路、第二電路、第三電路、第四電路、第五電路和第六電路；所述感應(yīng)單元(10)通過磁流變彈性體將相對面壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號；
所述六組半橋雙臂電橋電路分別獨立的輸出六個獨立的電信號，六個電信號分別對應(yīng)六維力中的六個方向的力/力矩；
所述套筒(6)包括用于連接所述外殼(7)及所述上預壓板(4)的第二通孔(6-3)和用于將上面臨時預壓的螺栓取出的第三通孔(6-4)；所述上預壓板(4)包括用于與所述套筒(6)及所述外殼(7)相連接的第四螺紋孔(4-1)；所述共32塊磁流變彈性體置于所述上層階梯剛性梁(2)與所述下層階梯剛性梁(3)之間、所述上層階梯剛性梁(2)與所述上預壓板(4)之間、所述下層階梯剛性梁(3)與所述右預壓板(5)之間；將所述上層階梯剛性梁(2)與所述下層階梯剛性梁(3)先沿Z軸方向預壓，再以繞Z軸順時針方向旋轉(zhuǎn)預壓，然后再通過所述上預壓板(4)和所述右預壓板(5)進行預壓，并通過螺栓連接所述上預壓板(4)、所述上層階梯剛性梁(2)和所述下層階梯剛性梁(3)，并通過螺栓連接所述右預壓板(5)、所述上層階梯剛性梁(2)和所述下層階梯剛性梁(3)；然后將所述套筒(6)套入，并通過所述第三通孔(6-4)將預壓的螺栓取出，最后通過所述第二通孔(6-3)、所述第四螺紋孔(4-1)將所述套筒(6)與所述上預壓板(4)及所述右預壓板(5)進行螺栓連接；通過所述第一電路測量X向力，通過所述第二電路測量Y向力，通過所述第三電路測量Z向力，通過所述第四電路測量X向力矩，通過所述第五電路測量Y向力矩，通過所述第六電路測量Z向力矩；
所述上層階梯剛性梁(2)包括存放所述磁流變彈性體的上層槽(2-3)；所述下層階梯剛性梁(3)包括存放所述磁流變彈性體的下層槽(3-1)；從Y軸正方向看，從上至下可分為第一階梯面、第二階梯面、第三階梯面、第四階梯面、第五階梯面和第六階梯面，每一個階梯面內(nèi)分布一個所述下層槽(3-1)；以及分布在所述下層階梯剛性梁(3)右面的第七右平面，分布在所述上層階梯剛性梁(2)上面的第八上平面，每一個面內(nèi)分布一個所述上層槽(2-3)；從X軸正方向看，從上至下可分為第九階梯面、第十階梯面、第十一階梯面、第十二階梯面、第十三階梯面和第十四階梯面，每一個階梯面內(nèi)分布一個所述下層槽(3-1)；以及分布在所述下層階梯剛性梁(3)右面的第十五右平面，分布在所述上層階梯剛性梁(2)上面的第十六上平面，每一個面內(nèi)分布一個所述上層槽(2-3)；從Y軸負方向看，從上至下可分為第十七階梯面、第十八階梯面、第十九階梯面、第二十階梯面、第二十一階梯面和第二十二階梯面，每一個階梯面內(nèi)分布一個所述下層槽(3-1)；以及分布在所述下層階梯剛性梁(3)右面的第二十三右平面，分布在所述上層階梯剛性梁(2)上面的第二十四上平面，每一個面內(nèi)分布一個所述上層槽(2-3)；從X軸負方向看，從上至下可分為第二十五階梯面、第二十六階梯面、第二十七階梯面、第二十八階梯面、第二十九階梯面和第三十階梯面，每一個階梯面內(nèi)分布一個所述下層槽(3-1)；以及分布在所述下層階梯剛性梁(3)右面的第三十一右平面，分布在所述上層階梯剛性梁(2)上面的第三十二上平面，每一個面內(nèi)分布一個所述上層槽(2-3)；所述共32個磁流變彈性體放置在所述上層槽(2-3)及所述下層槽(3-1)中；
所述共32塊磁流變彈性體具體設(shè)置如下：設(shè)置于所述第一階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R1，設(shè)置于所述第二階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R2，設(shè)置于所述第三階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R3，設(shè)置于所述第四階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R4，設(shè)置于所述第五階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R5，設(shè)置于所述第六階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R6，設(shè)置于所述第七右平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R7，設(shè)置于所述第八上平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R8；設(shè)置于所述第九階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R9，設(shè)置于所述第十階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R10，設(shè)置于所述第十一階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R11，設(shè)置于所述第十二階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R12，設(shè)置于所述第十三階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R13，設(shè)置于所述第十四階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R14，設(shè)置于所述第十五右平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R15，設(shè)置于所述第十六上平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R16；設(shè)置于所述第十七階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R17，設(shè)置于所述第十八階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R18，設(shè)置于所述第十九階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R19，設(shè)置于所述第二十階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R20，設(shè)置于所述第二十一階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R21，設(shè)置于所述第二十二階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R22，設(shè)置于所述第二十三右平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R23，設(shè)置于所述第二十四上平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R24；設(shè)置于所述第二十五階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R25，設(shè)置于所述第二十六階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R26，設(shè)置于所述第二十七階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R27，設(shè)置于所述第二十八階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R28，設(shè)置于所述第二十九階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R29，設(shè)置于所述第三十階梯面下層槽(3-1)上的磁流變彈性體為R30，設(shè)置于所述第三十一右平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R31，設(shè)置于所述第三十二上平面上層槽(2-3)上的磁流變彈性體為R32；
所述第一電路的結(jié)構(gòu)為：R3與R19、R5與R21分別串聯(lián)之后再并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，R3與R19之間設(shè)置接線柱C1，R5與R21之間設(shè)置接線柱D1，在C1與D1之間接入信號采集電路；所述第二電路的結(jié)構(gòu)為：R11與R27、R13與R29分別串聯(lián)之后再并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，R11與R27之間設(shè)置接線柱C2，R13與R29之間設(shè)置接線柱D2，在C2與D2之間接入信號采集電路；所述第三電路的結(jié)構(gòu)為:R4、R20、R8與R24串聯(lián)之后再與串聯(lián)之后的R16、R32、R12與R28并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，R20與R8之間設(shè)置接線柱C3，R32與R12之間設(shè)置接線柱D3，在C3與D3之間接入信號采集電路；所述第四電路的結(jié)構(gòu)為:所述R2與所述R18、所述R6與所述R22分別串聯(lián)之后再并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，所述R2與所述R18之間設(shè)置接線柱C4，所述R6與所述R22之間設(shè)置接線柱D4，在C4與D4之間接入信號采集電路；所述第五電路的結(jié)構(gòu)為:所述R10與所述R26、所述R30與所述R14分別串聯(lián)之后再并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，所述R10與所述R26之間設(shè)置接線柱C5，所述R30與所述R14之間設(shè)置接線柱D5，在C5與D5之間接入信號采集電路；所述第六電路的結(jié)構(gòu)為:所述R1、所述R17、所述R7與所述R23串聯(lián)之后再與串聯(lián)之后的所述R15、所述R31、所述R9與所述R25并聯(lián)，最后整體連接到電源的正負極，所述R17與所述R7之間設(shè)置接線柱C6，所述R31與所述R9之間設(shè)置接線柱D6，在C6與D6之間接入信號采集電路。
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