一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能装备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能装备，包括壳体、弹性体、端盖、第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头，所述弹性体安装在所述壳体内部，所述端盖设置在所述壳体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头均匀间隔设置在所述弹性体的侧面上，所述第五探头设置在弹性体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头可以通过电流激发涡流磁场变化进而感应出弹性体的变形量和变形方向。本实用新型专利技术提出的力传感器具有体积小、抗干扰、承载能力强等特点，并且具备直接从机械本体上调节传感器测力范围和精度的能力，灵活性极强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能装备
本技术涉及力传感器
，具体涉及一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能设备。
技术介绍
随着智能装备的快速发展，对于如何更加精准感知外部环境成为智能化行业发展的关键,力传感器作为机器人与环境交互的中间媒介，使得机器人控制更加简洁、精准、高效。现有的力传感器主要是使用电阻应变片进行检测的,通过设计合适的弹性体结构,将应变片粘贴在应变最大的位置。如专利号为CN102095534的中国专利公开了一种双十字梁高灵敏度六维力传感器，将两个十字梁弹性体结合使用，十字梁上开有I字形双孔，其上粘贴有应变片，该结构相比普通六维力传感器去除了串扰，有利于减小维间耦合提高测量精度；专利号为CN102323000的中国专利公开了一种安全型无力耦合六维力传感器，通过在每一个力方向弹性体上粘贴应变片和安全稳固的；然而应变片的粘贴工艺对应变式力传感器性能影响较大，粘接剂的使用会带来严重的蠕变、迟滞等问题，导致传感器测量准确度不高；弹性体为了获得更大应变量，更大承载力，体积上难以小型化；另外应变片的栅丝为金属丝，在磁场干扰较大的场合，应变式力传感器难以推广使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出了一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能设备。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于电涡流效应的六维力检测传感器，包括壳体、弹性体、端盖、第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头，所述弹性体安装在所述壳体内部，所述端盖设置在所述壳体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头均匀间隔设置在所述弹性体的侧面上，所述第五探头设置在弹性体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头可以通过电流激发涡流磁场变化进而感应出弹性体的变形量和变形方向。当存在力加载时，弹性体发生变形，通过通有高频直流电流的电感线圈激发的涡流磁场的变化，感应出弹性体的变形量和变形方向，然后通过一般的采集电路采集线圈两端的电压变化即可得到电压——力特性曲线，即可检测出力的大小和方向。进一步的，所述壳体具体为薄壁圆筒状结构，筒壁上设置有均布的第一内螺纹、第二内螺纹、第三内螺纹和第四内螺纹，所述第一内螺纹与第一探头的外螺纹连接，所述第二内螺纹和第二探头的外螺纹连接，所述第三内螺纹与第三探头的外螺纹连接，所述第四内螺纹和第四探头的外螺纹连接。由于感应探头不与弹性体接触，因此可以允许传感器有较大的负载能力及较大的变形量，同时涡流场的频率可达上百千赫，具有较高的分辨率并且可以有效抵抗较大范围的磁场干扰，因此本技术具有体积小、分辨率高、抗干扰的特点。进一步的，所述壳体的筒壁靠近底部对称设置有两个凸起，所述壳体的顶部设置有第一通孔。通过凸起对壳体的安装起导向作用，通过第一通孔可以便于弹性体的伸出以安装负载。进一步的，所述弹性体具体为哑铃状结构，所述弹性体顶部中心位置设置有定位孔，弹性体顶部边缘设置有四个均布的第一螺钉孔，弹性体顶部径向下方设置有第一凸缘。定位孔用于对负载的中心定位，第一螺钉孔用于负载的安装固定，第一凸缘可以对传感器进行有效防尘保护。进一步的，所述弹性体侧壁上开设有第二通孔，弹性体侧壁上还设置有四个齿状结构。第二通孔便于信号线缆的引出，四个齿状结构起到力检测面的作用。进一步的，所述弹性体底部径向下设置有导向槽和第二凸缘，所述弹性体底部中心位置设置有第一沉孔，所述第一沉孔外侧同心位置设置有第五内螺纹，与所述第五内螺纹外侧同心位置设置有第六内螺纹，与所述第六内螺纹外侧同心位置设置有沉槽，所述弹性体底部还设置有四个均布的第二螺钉孔，与所述第二螺钉孔相隔45°位置设置有两个均布的第二沉孔。导向槽和第二凸缘分别用于壳体的圆周定位和轴向定位，沉孔深入弹性体内部与第二通孔相交连通用于信号线缆的引出，第五内螺纹用于第五探头的旋入装配，第六内螺纹和沉槽用于对端盖的拧入位置起连接和定位作用，第二螺钉孔用于传感器的安装固定，沉槽大小大于第六内螺纹，第六内螺纹大小大于第五内螺纹。进一步的，所述端盖具体为扁平结构，所述端盖外侧圆周上设置端盖外螺纹，所述端盖端部设置凸台，所述端盖底部设置有第三沉孔和第四沉孔，所述端盖底部边缘还设置有第三凸缘。外螺纹用于与壳体装配固定，凸台用作轴向检测面，第三沉孔和第四沉孔用于端盖的旋紧，第三凸缘用于端盖的定位，保证端盖安装位置的准确性。进一步的，所述第一探头包括探头支架和线圈，所述线圈设置在探头支架内，所述探头支架具体为柱状结构，所述探头支架外侧圆周上设置有支架外螺纹，所述探头支架外侧还开有四个局部的缺口，所述探头支架端部设置有直槽。探头支架上的外螺纹用于与壳体配合安装，缺口和直槽便于探头旋拧。进一步的，所述探头支架内部中空，所述探头支架内部中心位置设置有圆柱。内部中空便于与线圈装配，圆柱起到定位作用。进一步的，所述线圈具体为中空圆柱结构，所述线圈中心设置有第三通孔，所述第三通孔内径大小与所述圆柱外径一致。方便线圈与探头支架的装配，保证安装的准确性。进一步的，所述第二探头、第三探头、第四探头和第五探头结构与所述第一探头一致。这种结构的设计便于信号线的引出及检测距离的调整，通过旋拧调节距检测面距离可以调节传感器测力量程范围进一步的，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头设置在距齿状结构外侧0.3-0.6mm的位置。这个距离的设置保证了检测的准确度，而且感应探头不与弹性体接触，因此可以允许传感器有较大的负载能力及较大的变形量，同时涡流场的频率可达上百千赫，具有较高的分辨率并且可以有效抵抗较大范围的磁场干扰。进一步的，所述端盖设置在距第五探头端面0.3-0.5mm位置。避免端盖与第五探头接触影响检测的精度，保证了传感器的检测准确性。一种基于电涡流效应的六维力检测方法，使用如以上任一项所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，具体方法如下：当存在力加载时，弹性体产生变形，通过通有高频直流电流的电感线圈激发的涡流磁场的变化，感应出弹性体的变形量和变形方向，然后通过一般的采集电路采集线圈两端的电压变化即可得到电压——力特性曲线，即检测出力的大小。进一步的，在检测过程中通过第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头的检测反馈数据判断力的方向。一种智能设备，包括传感器，所述传感器具体为如以上任一项所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器。本技术提供的一种基于电涡流效应的六维力检测传感器及智能设备的有益效果在于：当存在力加载时，弹性体产生变形，通过通有高频直流电流的电感线圈激发的涡流磁场的变化，感应出弹性体的变形量和变形方向，然后通过一般的采集电路采集线圈两端的电压变化即可得到电压——力特性曲线。由于感应探头不与弹性体接触，因此可以允许传感器有较大的负载能力及较大的变形量，同时涡流场的频率可达上百千赫，具有较高的分辨率并且可以有效抵抗较大范围的磁场干扰，因此本技术具有体积小、分辨率高、抗干扰的特点；探头结构的设计便于信号线的引出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于，包括壳体、弹性体、端盖、第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头，所述弹性体安装在所述壳体内部，所述端盖设置在所述壳体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头均匀间隔设置在所述弹性体的侧面上，所述第五探头设置在弹性体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头可以通过电流激发涡流磁场变化进而感应出弹性体的变形量和变形方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于，包括壳体、弹性体、端盖、第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头，所述弹性体安装在所述壳体内部，所述端盖设置在所述壳体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头均匀间隔设置在所述弹性体的侧面上，所述第五探头设置在弹性体底部，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头和第五探头可以通过电流激发涡流磁场变化进而感应出弹性体的变形量和变形方向。


2.如权利要求1所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于：所述壳体具体为薄壁圆筒状结构，筒壁上设置有均布的第一内螺纹、第二内螺纹、第三内螺纹和第四内螺纹，所述第一内螺纹与第一探头的外螺纹连接，所述第二内螺纹和第二探头的外螺纹连接，所述第三内螺纹与第三探头的外螺纹连接，所述第四内螺纹和第四探头的外螺纹连接。


3.如权利要求1所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于：所述壳体的筒壁靠近底部对称设置有两个凸起，所述壳体的顶部设置有第一通孔。


4.如权利要求1所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于：所述弹性体具体为哑铃状结构，所述弹性体顶部中心位置设置有定位孔，弹性体顶部边缘设置有四个均布的第一螺钉孔，弹性体顶部径向下方设置有第一凸缘。


5.如权利要求1所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于：所述弹性体侧壁上开设有第二通孔，弹性体侧壁上还设置有四个齿状结构。


6.如权利要求1所述的基于电涡流效应的六维力检测传感器，其特征在于：所述弹性体底部径向下设置有导向槽和第二凸缘，所述弹性体底部中心位置设置有第一沉孔，所述第一沉孔外侧同心位置设置有第五内螺纹，与所述第五内螺纹外侧同心位置设置有第六内螺纹，与所述第六内螺纹外侧同心位置设置有沉槽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王拓，黄伟才，刘白露，汤易升，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44