一种横竖梁式六轴力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种横竖梁式六轴力传感器，包括上平台、底座螺纹通孔、应变片、中心体螺纹孔、底座、测力横梁、镂空结构、结构竖梁、中心体、测力竖梁、信号采集电路等结构，所述底座为方形结构，其设置有四个均匀分布的底座螺纹通孔，用于连接机器人手臂，所述中心体为方形结构，其设置有四个中心体螺纹孔，用于连接末端执行器。本实用新型专利技术通过设置有一系列的结构使本装置在使用过程中，首先在结构上能够实现解耦，具有各维间抗耦合干扰的优点，其次，多个结构竖梁和测力竖梁使得该传感器具有刚度大、体积较小的优点，另外能提高其在使用时的散热效率，提高传感器的精度，增加其安装的稳定，优化使用过程。

A Transverse and Vertical Beam Six-Axis Force Sensor

The utility model discloses a cross-vertical beam type six-axis force sensor, which comprises an upper platform, a base threaded through hole, a strain gauge, a center threaded hole, a base, a force measuring cross beam, a hollow structure, a structure vertical beam, a center body, a force measuring vertical beam, a signal acquisition circuit and other structures. The base is a square structure with four uniformly distributed base threaded through holes for connecting machines. The arm has a square structure with four threaded holes for connecting the end effector. The utility model has a series of structures to enable the device to realize decoupling in structure and anti-coupling interference in various dimensions. Secondly, multiple structural vertical beams and force measuring vertical beams make the sensor have the advantages of large stiffness and small volume. In addition, it can improve the heat dissipation efficiency in use, improve the accuracy of the sensor and increase its accuracy. Installation stability, optimize the use process.

【技术实现步骤摘要】
一种横竖梁式六轴力传感器
本技术属于传感器
，尤其涉及一种横竖梁式六轴力传感器。
技术介绍
传感器是现代智能机器人必不可少的元件。力传感器又是使用最广泛的传感器。当机器人需要检测空间全力信息时，能够感知三个轴向力及三个轴向力矩的六轴力传感器是不可缺少的元件。它一般安装在机器人手臂与末端执行器之间，用于检测机器人与外界的相互作用力。目前，六轴力传感器按照测力原理可以分为电阻应变式、电感式、电容式、压电式和光电式等六轴力传感器。在这些分类当中，电阻应变式六轴力传感器是应用最为广泛的一种。而目前所设计的电阻应变式六轴力传感器大多存在维间耦合严重、刚度低、体积大等缺点。造成这些缺点的原因大多为六轴力传感器的结构设计不合理。维间耦合严重使得电阻应变式六轴力传感器解耦更加困难；刚度低使得电阻应变式六轴力传感器不适用于工作强度较大的场合；而体积大使得电阻应变式六轴力传感器安装不便，不适合安装在小型机器人上。
技术实现思路
本使用新型的目的是在于设计一种横竖梁式六轴力传感器，以解决上述六轴力传感器存在的维间耦合严重和刚度低、体积大的问题。为实现上述目的：本技术提供如下技术方案：一种横竖梁式六轴力传感器，包括上平台、底座螺纹通孔、应变片、中心体螺纹孔、底座、测力横梁、镂空结构、结构竖梁、中心体、测力竖梁、信号采集电路等结构，所述底座为方形结构，其设置有四个均匀分布的底座螺纹通孔，用于连接机器人手臂，所述中心体为方形结构，其设置有四个中心体螺纹孔，用于连接末端执行器，所述中心体四周固定连接有四个测力横梁，每个所述测力横梁固定连接有一个测力竖梁，所述测力竖梁设置有镂空结构，所述上平台和底座之间连接有四个结构竖梁和四个测力竖梁，24个所述应变片分布于测力横梁、测力竖梁上，所述底座的下端外表面固定安装有电磁屏蔽板，且电磁屏蔽板的下端外表面靠近四周处镶嵌有磁石，所述结构竖梁与测力竖梁之间设置有减重槽。优选的，8个所述应变片贴于测力竖梁上，分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，其中，R1、R2、R3、R4组成一组惠斯通全桥电路，R5、R6、R7、R8组成一组惠斯通全桥电路。优选的，8个所述应变片贴于沿X轴的测力横梁上。分别为R9、R10、R11、R12、R17、R18、R19、R20，其中，R9、R10、R11、R12组成一组惠斯通全桥电路，R17、R18、R19、R20组成一组惠斯通全桥电路。优选的8个所述应变片贴于沿Y轴的测力横梁上。分别为R13、R14、R15、R16、R21、R22、R23、R24，其中，R13、R14、R15、R16组成一组惠斯通全桥电路，R21、R22、R23、R24组成一组惠斯通全桥电路。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术设计的一种横竖梁式六轴力传感器，首先结构简单紧凑，贴片合理，横竖梁测力结构使得误差耦合近乎为零，在结构上能够实现解耦，具有各维间抗耦合干扰的优点；其次，多个结构竖梁和测力竖梁使得该传感器具有刚度大、体积较小的优点，另外通过设置的减重槽既能减轻该传感器的重量，又能提高其在使用时的散热效率，并且利用电磁屏蔽板消除外界电磁干扰，提高传感器的精度，然后根据设置的磁石能够便于使用者将该传感器吸附在机器人手臂上，提高传感器安装的稳定性。附图说明图1为本技术一种横竖梁式六轴力传感器的整体结构示意图。图2为本技术一种横竖梁式六轴力传感器的贴片示意俯视图。图3为本技术一种横竖梁式六轴力传感器的沿X轴贴片示意侧视图。图4为本技术一种横竖梁式六轴力传感器的沿Y轴贴片示意侧视图。图5为本技术一种横竖梁式六轴力传感器的底座与电磁屏蔽板相结合视图。图中：上平台1、底座螺纹通孔2、应变片3、中心体螺纹孔4、底座5、测力横梁6、镂空结构7、结构竖梁8、中心体9、测力竖梁10、减重槽11、电磁屏蔽板12、磁石13。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。请参阅图1-5，本技术提供一种技术方案：一种横竖梁式六轴力传感器，包括上平台1、底座螺纹通孔2、应变片3、中心体螺纹孔4、底座5、测力横梁6、镂空结构7、结构竖梁8、中心体9、测力竖梁10，底座5为方形结构，其设置有四个均匀分布的底座螺纹通孔2，用于连接机器人手臂，中心体9为方形结构，其设置有四个中心体螺纹孔4，用于连接末端执行器，中心体9四周固定连接有四个测力横梁6，每个测力横梁6固定连接有一个测力竖梁10，测力竖梁10设置有镂空结构7，上平台1和底座5之间连接有四个结构竖梁8和四个测力竖梁10，24个应变片3分布于测力横梁6、测力竖梁10上，底座5的下端外表面固定安装电磁屏蔽板12，电磁屏蔽板12的下端外表面靠近四周处镶嵌磁石13，结构竖梁8与测力竖梁10之间设置减重槽11，通过设置的减重槽11既能减轻该传感器的重量，又能提高其在使用时的散热效率，磁石13能够便于使用者将该传感器吸附在机器人手臂上，提高传感器安装的稳定性，利用电磁屏蔽板12消除外界电磁干扰，提高传感器的精度。工作原理：首先利用磁石13将该传感器稳定的安装在机器人手臂上，通过利用电磁屏蔽板12能够消除外界电磁的干扰，提高该传感器安装的稳定性以及其传感精度，当传感器测量沿X轴方向的力时，测力竖梁10上的R1、R2、R3、R4变形并接收力的信号；当传感器测量沿Y轴方向的力时，测力竖梁10上的R5、R6、R7、R8变形并接收力的信号；当传感器测量沿Z轴方向的力时，测力横梁6上的R9、R10、R11、R12变形并接收力的信号。当传感器测量沿X轴方向的力矩时，测力横梁6上的R13、R14、R15、R16变形接收力的信号；当传感器测量沿Y轴方向的力矩时，测力横梁6上的R17、R18、R19、R20变形接收力的信号；当传感器测量沿Z轴方向的力矩时，测力横梁6上的R21、R22、R23、R24变形接收力的信号。本技术中，应变片R1、R2、R3、R4；R5、R6、R7、R8；R9、R10、R11、R12；R13、R14、R15、R16；R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种横竖梁式六轴力传感器，包括上平台、底座螺纹通孔、应变片、中心体螺纹孔、底座、测力横梁、镂空结构、结构竖梁、中心体、测力竖梁、信号采集电路等结构，其特征在于：所述底座设置有四个均匀分布的底座螺纹通孔，用于连接机器人手臂，所述中心体设置有四个中心体螺纹孔，用于连接末端执行器，所述中心体的四周固定连接有四个测力横梁，每个所述测力横梁固定连接有一个测力竖梁，所述测力竖梁设置有镂空结构，所述上平台和底座之间连接有四个结构竖梁和四个测力竖梁，24个所述应变片分布于测力横梁、测力竖梁上，所述底座的下端外表面固定安装有电磁屏蔽板，且电磁屏蔽板的下端外表面靠近四周处镶嵌有磁石，所述结构竖梁与测力竖梁之间设置有减重槽。

【技术特征摘要】
1.一种横竖梁式六轴力传感器，包括上平台、底座螺纹通孔、应变片、中心体螺纹孔、底座、测力横梁、镂空结构、结构竖梁、中心体、测力竖梁、信号采集电路等结构，其特征在于：所述底座设置有四个均匀分布的底座螺纹通孔，用于连接机器人手臂，所述中心体设置有四个中心体螺纹孔，用于连接末端执行器，所述中心体的四周固定连接有四个测力横梁，每个所述测力横梁固定连接有一个测力竖梁，所述测力竖梁设置有镂空结构，所述上平台和底座之间连接有四个结构竖梁和四个测力竖梁，24个所述应变片分布于测力横梁、测力竖梁上，所述底座的下端外表面固定安装有电磁屏蔽板，且电磁屏蔽板的下端外表面靠近四周处镶嵌有磁石，所述结构竖梁与测力竖梁之间设置有减重槽。2.根据权利要求1所述的一种横竖梁式六轴力传感器，其特征在于：8个所述应变片贴于测力竖梁上，分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：石翠铎，黄义杰，张金星，王洪畅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：山东,37