[發明專利]多自由度力傳感器

在審

• 申請號: 202011492446.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112975894A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: J.A.桑德斯;A.H.博雷爾;J.T.吉汀
• 申請（專利權）人: 波士頓動力公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/16;B25J13/08;B25J9/10;G01L5/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王增強

公開了涉及多個自由度力傳感器的系統和方法。本公開的一個方面提供了一種載荷傳感器。載荷傳感器包括第一板和第二板；多個單軸載荷單元，該多個單軸載荷單元包括第一、第二和第三單軸載荷單元，其中，第一、第二和第三單軸載荷單元中的每個都被設置在第一板和第二板之間并且沿著第一軸取向；以及多個約束關節，該多個約束關節被聯接到第一板和第二板，多個約束關節被構造為抑制第一板相對于第二板在垂直于第一軸的方向上的平移并被構造為抑制第一板相對于第二板繞第一軸的旋轉。

相關申請的交叉引用

本申請要求2019年12月17日提交的美國臨時申請序列號62/949,406的35U.S.C.119(e)下的標題為“Three Degrees of Freedom Force Sensor”的權益，其公開內容通過引用整體并入。

技術領域

本發明涉及傳感器，特別地涉及多自由度力傳感器。

背景技術

機器人通常被定義為可重新編程的多功能操縱器，其被設計為通過可變的編程動作來移動材料、零件、工具或專用設備以執行任務。機器人可以是物理錨定的操縱器(例如工業機器人臂)，在整個環境中移動的移動機器人(例如使用腿、輪或基于牽引的機構)，也可以是操縱器和移動機器人的某種組合。機器人用于各種行業，例如包括制造、運輸、危險環境、勘探和醫療保健。

發明內容

本公開的一個方面提供了一種載荷傳感器。載荷傳感器包括第一板和第二板；多個單軸載荷單元，該多個單軸載荷單元包括第一、第二和第三單軸載荷單元，其中，第一、第二和第三單軸載荷單元中的每個都被設置在第一板和第二板之間并沿著第一軸取向；以及多個約束關節(joint)，該多個約束關節被聯接到第一板和第二板，多個約束關節被構造為抑制第一板相對于第二板在垂直于第一軸的方向上的平移并構造為抑制第一板相對于第二板繞第一軸的旋轉。

在另一方面，多個約束關節包括至少一個球形約束部。

在另一方面，至少一個球形約束部設置在多個單軸載荷單元的質心處。

在另一方面，多個單軸載荷單元還包括第四單軸載荷單元，其中，第四單軸載荷單元設置在第一板和第二板之間并且沿著第一軸取向。

在另一方面，多個單軸載荷單元中的每個設置在第一板的拐角處。

在另一方面，多個單軸載荷單元被構造為測量沿著第一軸的力。

在另一方面，載荷單元還包括輸出接口，該輸出接口被構造為將從多個單軸載荷單元輸出的信號提供到處理器，其中，處理器被構造為計算繞第二軸和第三軸的力矩，其中第二軸和第三軸每個都垂直于第一軸，以及其中第二軸垂直于第三軸。

在另一方面，多個單軸載荷單元中的每個都通過球形約束部而聯接到第一板和第二板。

在另一方面，多個單軸載荷單元中的每個都通過單向約束部聯接到第一板和第二板。

在另一方面，多個單軸載荷單元中的每個被構造為測量沿第一軸的壓縮力和拉力。

在另一方面，多個單軸載荷單元還包括沿著垂直于第一軸的第二軸取向的第五單軸載荷單元。

在另一方面，載荷單元還包括沿第二軸和第三軸取向的雙軸載荷單元，其中第三軸垂直于第一軸和第二軸二者。

在另一方面，多個約束關節中的每個與多個單軸載荷單元和/或雙軸載荷單元中的至少一個共同定位。