一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器制造技术

一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，涉及拇指力控二维力敏传感器领域。本发明专利技术是为了解决现有的拇指力控二维力敏传感器的操作手感差，操作精度低，目标跟踪定位准确性差，容易产生误操作的问题。通过拨动柔性骨架的圆柱形触头，拇指力通过转接支柱传递到敏感梁，敏感梁的力学模型是悬臂梁，拇指力引起敏感梁产生应变，该应变体现拇指力的状态。用于拇指拨动力控制的各类运动载体目标跟踪定位系统。

A stroke with a thumb force control two axis force sensor

A stroke with a thumb force control two axis force sensor, involving the thumb force control two axis force sensors. The present invention is to solve the problems of the thumb force control two axis force sensor operation feel bad, operation and low accuracy, target tracking and positioning accuracy is poor, prone to misuse problems. The cylindrical contact toggle flexible framework, thumb force is transmitted to the sensitive beam through connecting pillar, mechanical model of the cantilever beam is a cantilever beam, thumb force caused by strain sensitive beam, the strain stress state reflects the thumb. All kinds of moving carrier target tracking and positioning system for thumb power control.

【技术实现步骤摘要】
一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器
本专利技术涉及一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器。用于拇指拨动力控制的各类运动载体目标跟踪定位系统。
技术介绍
拇指力控二维力敏传感器在大型机械控制、跟踪定位等领域广泛应用，是操控手柄的核心部件。传统测量拇指力二维力敏传感器均采用刚性敏感梁。对刚性敏感梁施加拇指力载荷时刚性敏感梁的位移量相当小，拇指无法感知，仅能感知力的反馈。要实现精准控制需操作者能够精确控制自身施加的拇指力，否则会出现操作不精确甚至误操作的现象。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的拇指力控二维力敏传感器的操作手感差，操作精度低，目标跟踪定位准确性差，容易产生误操作的问题。现提供一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器。一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，它包括柔性骨架、转接支柱、4个半导体应变片和敏感梁，柔性骨架包括圆筒形结构和圆柱形触头，圆柱形触头设置在圆筒形结构的顶部，圆筒形结构和顶部的圆柱形触头为一体件结构，圆筒形结构的外表面具有螺旋切口，且圆筒形结构为弹性结构，转接支柱包括圆筒和伞型支架，圆筒位于伞型支架顶端，圆筒和伞型支架为一体件中空结构，柔性骨架的圆筒形结构的内底角与转接支柱的伞型支架底端以焊接形式连接，敏感梁包括支柱和圆台，支柱的上部分为圆柱结构，支柱的下部分为外方内圆的结构，支柱的下部分位于圆台上，支柱和圆柱构成一体件中空结构，支柱的上部分插入转接支柱的内腔，圆台和支柱的下部分从转接支柱和柔性骨架的圆筒形结构底端伸出，支柱的上部分与转接支柱的圆筒之间采用螺纹连接，柔性骨架、转接支柱和敏感梁三者为同轴设置，4个半导体应变片粘贴在敏感梁根部四周，4个半导体应变片用于测量敏感梁的应变力。本专利技术的有益效果为：通过拨动柔性骨架的圆柱形触头，拇指力通过转接支柱传递到敏感梁，敏感梁的力学模型是悬臂梁，拇指力引起敏感梁产生应变，该应变可体现拇指力的状态。应变的测量采用四片半导体应变计，同一方向的两片应变片组成一组半桥结构。通过对两组半桥的输出测量便得到受力状态。本申请采用应变电测技术能够对拇指力进行实时检测；对敏感梁施加拇指力载荷时，敏感梁的位移量相比现有的刚性敏感梁大，敏感梁具有的最大位移量为0.4±0.2mm/N；敏感梁的下部分采用一种截面为外方内圆的空心结构，以提高敏感梁灵敏度。本申请的传感器结构，使操作者能轻易感知拇指拨动力所产生的位移。与现有技术相比改善传感器的操作手感与操作精度，降低操作难度，减少误操作，提高目标跟踪定位准确性。附图说明图1为具体实施方式一所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器的结构示意图；图2为敏感梁的下部分结构的截面图；图3为一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器的整体结构示意图；图4为拇指力分解图；图5为对本专利技术所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器施加10N载荷时的位移分布云图；图6为每组半桥结构的控制电路图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1和2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，它包括柔性骨架1、转接支柱2、4个半导体应变片3和敏感梁4，柔性骨架1包括圆筒形结构和圆柱形触头，圆柱形触头设置在圆筒形结构的顶部，圆筒形结构和顶部的圆柱形触头为一体件结构，圆筒形结构的外表面具有螺旋切口，且圆筒形结构为弹性结构，转接支柱2包括圆筒和伞型支架，圆筒位于伞型支架顶端，圆筒和伞型支架为一体件中空结构，柔性骨架1的圆筒形结构的内底角与转接支柱2的伞型支架底端以焊接形式连接，敏感梁4包括支柱和圆台，支柱的上部分为圆柱结构，支柱的下部分为外方内圆的结构，支柱的下部分位于圆台上，支柱和圆柱构成一体件中空结构，支柱的上部分插入转接支柱2的内腔，圆台和支柱的下部分从转接支柱2和柔性骨架1的圆筒形结构底端伸出，支柱的上部分与转接支柱2的圆筒之间采用螺纹连接，柔性骨架1、转接支柱2和敏感梁4三者为同轴设置，4个半导体应变片3粘贴在敏感梁4根部四周，4个半导体应变片3用于测量敏感梁4的应变力。本实施方式中，敏感梁下部分采用一种截面为外方内圆的空心结构，以提高敏感梁灵敏度。本申请的测量原理为：任意方向和大小的拇指力都可分解为拇指力F所在平面上固定坐标系方向上相应大小的两个分力fx和fy，如图4所示。由此，通过对该平面上相互垂直的两个方向力的检测可以确定拇指力的状态。带拨动行程二维力敏传感器以下简称传感器采用应变电测技术对拇指力实时检测。首先拇指力作用在柔性骨架上，传递到敏感梁，敏感梁的力学模型是悬臂梁，拇指力引起敏感梁产生应变，该应变可体现拇指力的状态。应变的测量采用四片半导体应变计，同一方向的两片应变片组成一个半桥结构。通过对两组半桥的输出测量便得到受力状态。对本申请的传感器施加10N载荷，所得到的传感器位移分布云图如图5所示。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器作进一步说明，本实施方式中，载荷作用下，敏感梁4具有的最大位移量为0.4±0.2mm/N。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器作进一步说明，本实施方式中，同一方向的两个半导体应变片3组成一组半桥结构，两组半桥结构，用于测量敏感梁4的应变力。具体实施方式四：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器作进一步说明，本实施方式中，它还包括防尘帽5、键帽6、外壳7、电路组件8和引线9，防尘帽5罩在柔性骨架1的圆筒形结构顶部，键帽6罩在柔性骨架1的圆柱形触头上，外壳7用于将防尘帽5的底端、柔性骨架1、转接支柱2、4个半导体应变片3、敏感梁4、电路组件8和一部分引线9包裹在内，敏感梁4的圆台底部设置有电路组件8，电路组件8的输入端用于与4个半导体应变片3进行电路连接，从而输出实际受力值；电路组件8的输出端连接引线9。具体实施方式五：参照图6具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器作进一步说明，本实施方式中，电路组件8设置有两组半桥结构的控制电路，每组半桥结构的控制电路包括第一工作电阻R1、第二工作电阻R2、第一并联补偿电阻Rx1和第二并联补偿电阻Rx2，第一工作电阻R1和第二工作电阻R2串联在工作电压的供电回路中；第一并联补偿电阻Rx1并联在第一工作电阻R1两端，第二并联补偿电阻Rx2并联在第二工作电阻R2两端；第一工作电阻R1和第二工作电阻R2的公共节点输出测量电压。本实施方式中，4个半导体应变片3粘贴在敏感梁4根部四周，组成两组半桥结构的控制电路，每组半桥结构的控制电路上均设有一个并联补偿电阻位置，用于调整零点输出。每组半桥结构的控制电路如图6所示。拇指力作用在柔性骨架上，传递到敏感梁，拇指力引起敏感梁产生应变，采用粘贴在敏感梁根部的4个半导体应变片测量受力状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，其特征在于，它包括柔性骨架(1)、转接支柱(2)、4个半导体应变片(3)和敏感梁(4)，柔性骨架(1)包括圆筒形结构和圆柱形触头，圆柱形触头设置在圆筒形结构的顶部，圆筒形结构和顶部的圆柱形触头为一体件结构，圆筒形结构的外表面具有螺旋切口，且圆筒形结构为弹性结构，转接支柱(2)包括圆筒和伞型支架，圆筒位于伞型支架顶端，圆筒和伞型支架为一体件中空结构，柔性骨架(1)的圆筒形结构的内底角与转接支柱(2)的伞型支架底端以焊接形式连接，敏感梁(4)包括支柱和圆台，支柱的上部分为圆柱结构，支柱的下部分为外方内圆的结构，支柱的下部分位于圆台上，支柱和圆柱构成一体件中空结构，支柱的上部分插入转接支柱(2)的内腔，圆台和支柱的下部分从转接支柱(2)和柔性骨架(1)的圆筒形结构底端伸出，支柱的上部分与转接支柱(2)的圆筒之间采用螺纹连接，柔性骨架(1)、转接支柱(2)和敏感梁(4)三者为同轴设置，4个半导体应变片(3)粘贴在敏感梁(4)根部四周，4个半导体应变片(3)用于测量敏感梁(4)的应变力。

【技术特征摘要】
1.一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，其特征在于，它包括柔性骨架(1)、转接支柱(2)、4个半导体应变片(3)和敏感梁(4)，柔性骨架(1)包括圆筒形结构和圆柱形触头，圆柱形触头设置在圆筒形结构的顶部，圆筒形结构和顶部的圆柱形触头为一体件结构，圆筒形结构的外表面具有螺旋切口，且圆筒形结构为弹性结构，转接支柱(2)包括圆筒和伞型支架，圆筒位于伞型支架顶端，圆筒和伞型支架为一体件中空结构，柔性骨架(1)的圆筒形结构的内底角与转接支柱(2)的伞型支架底端以焊接形式连接，敏感梁(4)包括支柱和圆台，支柱的上部分为圆柱结构，支柱的下部分为外方内圆的结构，支柱的下部分位于圆台上，支柱和圆柱构成一体件中空结构，支柱的上部分插入转接支柱(2)的内腔，圆台和支柱的下部分从转接支柱(2)和柔性骨架(1)的圆筒形结构底端伸出，支柱的上部分与转接支柱(2)的圆筒之间采用螺纹连接，柔性骨架(1)、转接支柱(2)和敏感梁(4)三者为同轴设置，4个半导体应变片(3)粘贴在敏感梁(4)根部四周，4个半导体应变片(3)用于测量敏感梁(4)的应变力。2.根据权利要求1所述的一种带拨动行程的拇指力控二维力敏传感器，其特征在于，载荷作用下，敏感梁(4)具有的最大位移量为(0.4±0.2)mm/N。3.根据权利要求1所述的一种带拨动行程的拇指力控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝生，徐冬，李涛，刘志远，唐盛武，刘柏青，董玉荣，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23