本发明专利技术涉及一种电容式集成数字六维力传感器，由传感器上盖、应变体、下盖、感应电路板、测试电路板及连接器组成。上盖用于连接应变体和外部载荷，外力通过上盖传递至应变体“米”字结构上形成形变；感应电路板固定在应变体“米”字结构外侧的结构体上，形成固定电容极板，“米”字结构跟随载荷变化产生形变形成移动电容极板；测试电路板通过排线连接感应电路板，采集感应电路板测试的电容变化，并通过滤波、解耦、变送将六维力信号数字化处理后连接至连接器输出。本发明专利技术采用电容结构作为力敏感原件进行测量，采用的集成式结构，集成了电路采集电路，传感器内部进行电容信号变送采集、滤波、解耦、变送功能，输出数字信号。输出数字信号。输出数字信号。
【技术实现步骤摘要】
一种电容式集成数字六维力传感器
[0001]本专利技术属于机器人领域传感器领域，特别是低成本、高可靠性电容多维力传感器领域。
技术介绍
[0002]随着机器人在工业自动化、测试、测量等领域的广泛应用，对机器人精密水平有了越来越高的要求，其中感知能力从图像感知，逐渐扩展到触感、力感知领域。力感知领域分为单向力传感器，扭矩传感器及多维力传感器，其中多维力传感器又分为二维、三维
……
六维力传感器，六维力传感器可以感知笛卡尔坐标系中所有方向的力、力矩信息，是机器人理想的力感知传感器，是机械关机，拟人机械臂理想的传感器部件。但长期以来由于六维力传感器的工艺要求高、成本高、使用复杂等问题，六维力传感器并为得到广泛使用。本专利技术所设计的电容集成数字六维力传感器，通过电容原件作为测量敏感原件，大幅度降低了工艺难度和成本，并采用集成数字信号输出，用户只需一根线缆连接至控制系统即可方便使用，使六维力传感器具有了批量生产使用的条件。
技术实现思路
[0003]本专利技术主要用于工业机器人、防人机器人等领域的低成本高可靠性多维力测量使用，通过设计的“米”字电容感应部件结构，为六维力传感器提供了较高的灵敏度、简易的工艺流程；通过内嵌的测试电路板，将测量力值进行处理和数字化变送，提高了精度和易用性。
[0004]1、一种电容式集成数字六维力传感器，由传感器上盖、应变体、下盖、感应电路板、测试电路板及连接器组成。
[0005]2、所述传感器上盖，传感器上盖通过其下方内测的四个螺纹孔同应变体连接，通过上方外侧四个螺纹孔同载荷连接3、所述传感器应变体：应变体外侧台阶孔用于预埋螺栓固定传感器，应变体外侧固定，感应电路板安装在外侧端面保持固定，通过“米”字应变结构十字梁同内测连接，内测分布有四个通孔用于安装螺栓同传感器上盖连接。
[0006]4、所述传感器应变体，“米”子结构中，“十”梁用于连接应变体外测固定端和内测应变端，同时梁上分布有四个方形台阶作为敏感电容原件动极板使用。
[0007]5、所述传感器应变体，“米”子结构中，“X”梁是悬浮结构，随着外部载荷变化浮动，“X”梁上设计有凸起“II”型梁结构，作为敏感电容原件动极板使用，设计为“II”型可以提高传感器的灵敏度。
[0008]6、所述传感器感应电路板，感应电路板设计有多组电容电极作为敏感电容原件定电极使用，电极分布同应变体位置相同，其中“II”型位置，使用电路板开槽后侧壁镀铜形成极板。
[0009]7、所述传感器测试电路板，电路板安装在应变体上，功能有电容信号采集、解算、
解耦、通讯数据打包发送以及电源供电功能，是全数字输出。
[0010]8、所述传感器下盖，安装在应变体地底部，用于封闭传感器内部，使内部感应电路板、测试电路板以及应变体同外侧环境物理隔离。。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过设计传感器上盖、应变体、下盖以及感应电路板、测试电路板实现了一款电容式集成数字六维力传感器。
[0012]（2）本专利技术通过设计电容式集成数字六维力传感器，采用电容信号作为敏感原件输出信号，通过感应电路板和测试电路板，采集反应力值变化的电容信号并进行滤波、解耦、变送处理，最终实现了数字数据输出；（3）本专利技术通过设计“米”字结构形成电容敏感原件动极板，同定极板形成了随着外部载荷变化的电容器，通过电容测试实现了力值测试。
[0013]（4）本专利技术通过设计“米”字结构中“十”字结构实现力的传递和部分动极板，通过设计“X”结构上“II”结构实现了部分动极板，提高了输出灵敏度。
[0014]（5）本专利技术通过设计感应电路板开槽，开槽侧面镀铜实现定极板的功能，同上述动极板形成了可变电容敏感器件。
附图说明
[0015][0016]图1为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器装配图图2为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器爆炸图图3为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器上盖图图4为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器应变体图图5为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器感应电路板结构图图6为本专利技术的一种电容式集成数字六维力传感器测试电路板电路框图符号说明一种电容式集成数字六维力传感器，由传感器上盖、应变体、下盖、感应电路板、测试电路板及连接器组成。
[0017]1.传感器上盖 2.应变体 3.下盖 4.感应电路板 5.测式电路板 6.连接器11.应变体连接螺纹孔 12.外部载荷连接螺纹孔 13.定位销孔21.上盖连接通孔 22.感应电路板安装螺纹孔 23.传感器固定螺栓安装孔 24.测试电路板安装孔 25.下盖安装螺纹孔 26.“米”字应变梁 27.“米”字梁“X”结构28.“X”梁结构“II”结构29.连接器安装螺纹孔41.槽孔内测镀铜的定极板 42.感应电路板安装孔 43感应电路板下表面镀铜定极板51.外部连接器 52.电源模块 53.通讯电路 54.处理器模块 55.电容测量变送模块 56.内部连接器具体实施方法：下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述本专利技术公开的一种电容式集成数字六维力传感器，由传感器上盖、应变体、下盖、
感应电路板、测试电路板及连接器组成。
[0018]传感器上盖1用于连接外部载荷，通过上表面间隔90
°
分布的4个外部载荷连接螺纹孔12连接；传感器1上表面水平位置设计有定位销孔13，用于传感器定位；传感器上盖1通过下表面的应变体连接螺纹孔同应变体2连接。
[0019]感应电路板4是环形结构，通过感应电路板安装孔42连接至应变体2上感应电路板安装螺纹孔22固定，形成固定极板。上盖1和应变体2通过螺栓连接，连接穿过感应电路板4中心环形，不与其接触。
[0020]应变体2使用内六角螺栓，通过上盖连接通孔21同传感器上盖1上应变体连接螺纹孔11连接固定；通过感应电路板安装螺纹孔22同感应电路板4连接，“X”梁结构“II”结构28穿过感应电路板4上槽孔内测镀铜的定极板槽孔同其内测镀铜形成电容结构；通过测试电路板安装孔24同测试电路板5连接；通过下盖安装螺纹孔25同下盖3连接。
[0021]传感器工作时，通过预埋于应变体2上传感器固定螺栓安装孔23的螺栓安装于测试固定端、机器人固定端或机械臂固定端。通过上盖1上外部载荷连接螺纹孔12和定位销孔13连接至外部载荷或部件，当外部载荷或部件运动或被施加外力时，力通过上盖1传递至应变体2上“米”字应变梁26，引起“米”字应变梁26形变。此时由“米”字梁“X”结构27上表面的“X”梁结构“II”结构28同感应电路板4槽孔内测镀铜的定极板41，以及“米”字梁“X”结构27同感应电路板下表面镀铜定极板43，形成的可变电容器发生改变引起电容变化；测试电路板5同感应电路板4通过内部连接器56连接，经过电容测量变送模块55进行电容信号变送并将变动后的数据传递至处理器模块54，处理器模块54对数据进行滤波、变送、解耦工作并将数据打包发送至通讯电路53，通讯电路53支持RS422/48本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电容式集成数字六维力传感器，其特征在于：由传感器上盖、应变体、下盖、感应电路板、测试电路板及连接器组成。2.根据权利要求1所述的一种电容式集成数字六维力传感器，其特征在于：测力的敏感原件是固定端的感应电路板和应变体的“米”字结构组成的可变电容，可变电容变化反应了外部加载力值的变化。3.根据权利要求1所述的一种电容式集成数字六维力传感器上盖，其特征在于：传感器上盖通过其下方内测的四个螺纹孔同应变体连接，通过上方外侧四个螺纹孔同载荷连接。4.根据权利要求1所述的一种电容式集成数字六维力传感器应变体，其特征在于：应变体外侧台阶孔用于预埋螺栓固定传感器，应变体外侧固定，感应电路板安装在外侧端面保持固定，通过“米”字应变结构十字梁同内测连接，内测分布有四个通孔用于安装螺栓同传感器上盖连接。5.根据权利要求1所述的一种电容式集成数字六维力传感器应变体，其特征在于：分布于内测的四个螺纹孔用于安装测试电路板。6.根据权利要求1所述的一种电容式集成数字六维力传感器应变体，其特征在于：“米”子结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹一二，付丽，张佳佳，刘亚召，钱逸凡，
申请(专利权)人：拓普思常州智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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