【技术实现步骤摘要】
一种基于电容感知的集成微型六维力传感器
本专利技术属于传感器
,特别涉及一种六维力传感器。
技术介绍
多维力与力矩传感器在机器人领域扮演着十分重要的角色。相比于大量程的重载多维力传感器,微型多维力传感器在机器人的感知方面应用的更加广泛。当前微型多维力/力矩传感器的研究主要集中在敏感元件(弹性体)的设计和优化、应变检测电路的设计和传感器的标定等方面。许多多维力与力矩传感器弹性体复杂,如Stewart平台机构,结构复杂,难于加工,加工精度不容易保证,因此MEMS工艺是常用的加工方法。但是MEMS工艺价格昂贵,大大提高了传感器的制造成本。应用最广泛的转换元件是应变片,然而微型多维力与力矩传感器的尺寸小,应变片粘贴困难。应变片灵敏度低,造成传感器的灵敏度不高。传统应变片式的多维力/力矩传感器的采用的是惠更斯电桥进行应变测量,这种方法功耗大,测量精度容易受到噪声干扰,不适合用于低功耗微型多维力与力矩传感器的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、易于加工、灵敏度和测量精度高的基于电容感知的集成微型六维力传感器。本专利技术主要是将平行板电容感知位移的原理应用于微型六维力传感器领域,以充分利用电容感知的分辨率高、抗干扰能力强、功耗小等优点,实现对空间六维微力的测量。本专利技术包括力加载平台、弹性体、基座、保护罩、平行板电容PCB以及相应的电容值数据采集电路,其中力加载平台与弹性体通过金属胶固结,两块平行板电容PCB分别固定在弹性体和基座上,弹性体与基座通过两者之间的定位槽进行定位,弹性体与基座之间通过0.05mm的调整垫片调整间距,改变两块平行板电 ...
【技术保护点】
一种基于电容感知的集成微型六维力传感器,其包括力加载平台、弹性体、基座、保护罩、平行板电容PCB以及相应的电容值数据采集电路,其中力加载平台与弹性体通过金属胶固结,两块平行板电容PCB分别固定在弹性体和基座上,保护罩与基座固连,电容值数据采集电路板固定在保护罩底部,并通过数据采集引线与平行板电容PCB对应的电容极板连接,其特征在于:所述弹性体与基座通过两者之间的定位槽进行定位,加载力通过力加载平台作用到弹性体上,弹性体受力变形致使两块平行板电容PCB发生相对位移,对应电容值发生变化,电容值数据采集电路采集各个通道的电容值,进行解耦,得到加载六维力;所述平行板电容PCB分布有8个平行板电容,每两个平行板电容为一组圆周均布,形成8通道电容极板,电容极板的制作采用PCB打印方式,即在PCB板上相应电容极板位置打印铜皮并开窗以裸露铜皮;平行板电容PCB分为上下两部分:上平行板电容PCB和下平行板电容PCB,对应平行板电容的上下电极;在下平行板电容PCB的背面设计安装AD7746数据采集芯片,该采集芯片为高精度24位分辨率电容检测芯片,直接以数字量输出;上平行电容PCB上的电容极板通过极板引线与 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于电容感知的集成微型六维力传感器,其包括力加载平台、弹性体、基座、保护罩、平行板电容PCB以及相应的电容值数据采集电路,其中力加载平台与弹性体通过金属胶固结,两块平行板电容PCB分别固定在弹性体和基座上,保护罩与基座固连,电容值数据采集电路板固定在保护罩底部,并通过数据采集引线与平行板电容PCB对应的电容极板连接,其特征在于:所述弹性体与基座通过两者之间的定位槽进行定位,加载力通过力加载平台作用到弹性体上,弹性体受力变形致使两块平行板电容PCB发生相对位移,对应电容值发生变化,电容值数据采集电路采集各个通道的电容值,进行解耦,得到加载六维力;所述平行板电容PCB分布有8个平行板电容,每两个平行板电容为一组圆周均布,...
【专利技术属性】
技术研发人员:姚建涛,陈雷,韩家旭,赵春霖,刘毅,樊未祥,赵永生,
申请(专利权)人:燕山大学,
类型:发明
国别省市:河北,13
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