深海六维力传感器制造技术

本发明专利技术公开了深海六维力传感器，涉及力传感器技术领域，解决了现有的六维力传感器没有考虑到内部电子器件的在深海压力较大情况下的密封问题，进而使现有的六维力传感器无法简单直接地应用在深海环境中的问题，其技术方案要点是，包括：弹性体，其具有容腔和可形变的梁体；换能电路组件，其设置于梁体上；转接密封盖组件，当弹性体发生形变时，转接密封盖组件能够被弹性体驱动；弹性形变密封体，其能够跟随转接密封盖组件位移而发生形变，本发明专利技术弹性形变密封体能够通过跟随转接密封盖组件位移而发生形变，进而保证转接密封盖组件与第一开口连接处的密封，使得本方案的组装更加方便，具有较广的适应性。有较广的适应性。有较广的适应性。

【技术实现步骤摘要】
深海六维力传感器


[0001]本专利技术涉及力传感器
，特别涉及深海六维力传感器。

技术介绍

[0002]多维力传感器指的是一类能够同时测量两个方向及以上的力或力矩分量的力传感器。其中六维力传感器是多维力传感器中最完备的形式，能同时检测三维空间的全部力信息，即三个力分量和三个力矩分量，因此，六维力传感器也是最为广泛使用的力传感器之一。
[0003]近年来，六维力传感器应用于许多行业，如机械制造、航天航空、交通出行、医学等领域，尤其在机器人领域，六维力传感器发挥着重要作用。现如今，智能机器人已成为机器人领域发展的主要趋势，传感器作为机器人感知外界环境的关键部件，在智能机器人系统中处于非常重要的地位。其中，六维力传感器作为机器人与操作对象交互时测量力、力矩的传感器，为机器人的力控制和运动控制提供必要的力感知信息，对机器人完成复杂精细作业任务，实现柔顺化，智能化操作起到关键作用。
[0004]但现有的六维力传感器普遍应用于陆地的大气环境中，由于大气环境使用环境下的六维力传感器对密封性的要求较低，因此现有的六维力传感器没有考虑到内部电子器件的在深海压力较大情况下的密封问题，进而使现有的六维力传感器无法简单直接地应用在深海环境中。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供深海六维力传感器，本专利技术弹性形变密封体能够通过跟随转接密封盖组件位移而发生形变，进而保证转接密封盖组件与第一开口连接处的密封，使得本方案的组装更加方便，具有较广的适应性。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：深海六维力传感器，包括：
[0007]弹性体，其具有容腔，所述容腔内设有可形变的梁体；
[0008]换能电路组件，其设置于所述梁体上，其电阻能够跟随所述梁体的形变而变化以输出变化的信号；
[0009]转接密封盖组件，其可装拆式设置于所述容腔上，当所述弹性体发生形变时，所述转接密封盖组件能够被所述弹性体驱动；
[0010]弹性形变密封体，其可装拆式密封设置于所述转接密封盖组件与所述容腔的连接处，其能够跟随所述转接密封盖组件位移而发生形变。
[0011]由此，为了方便组装和与水下机器人连接，弹性体具有容腔以及第一开口；弹性体受到外界环境压力的作用下会发生形变，因此位于第一开口方向的转接密封盖组件会在第一开口位置处发生位移，而本方案的弹性形变密封体则能够通过跟随转接密封盖组件位移而发生形变，进而保证转接密封盖组件与第一开口连接处的密封；而且弹性体能够带动梁
体发生形变，换能电路组件通过检测自身电阻随梁体形变后的变化值来输出传感信息，进而实现对外界环境压力变化的信息采集；
[0012]而且考虑到常规的六维力传感器由多个配件组装而成且考虑到需要在深海里工作，因此其不仅结构复杂，而每个配件之间的连接密封结构要求较高，进而不便于六维力传感器的生产与组装。本方案的转接密封盖组件、弹性形变密封体均采用可装拆式连接，使得本方案的组装更加方便，而且转接密封盖组件能够适配不同型号的水下机器人，使本方案具有较广的适应性。
[0013]优选地，梁体的方形梁横截面积较小，因此可使梁体该处的应力集中、形变放大，同时应变信号会被全桥电路放大四倍，使得本方案整体的灵敏度较高。
[0014]在一些具体实施方式中，包括：
[0015]密封环，其可装拆式套设于所述弹性体的外侧壁上，其开设有第一密封安装槽；
[0016]所述转接密封盖组件开设有第二密封安装槽；
[0017]所述弹性形变密封体的一端设置于所述第一密封安装槽内，其另一端设置于所述第二密封安装槽内。
[0018]在一些具体实施方式中，所述转接密封盖组件包括：
[0019]连接法兰，其可移动式设置于所述容腔的端部，其可装拆式连接于所述梁体；
[0020]加力转接盖，其可装拆式设置于所述连接法兰远离所述梁体的端面；
[0021]所述第二密封安装槽形成于所述连接法兰与所述加力转接盖的连接处。
[0022]由此，通过密封环在弹性体外侧壁上的安装与拆卸，使弹性形变密封体的一端卡接于第一密封安装槽内，然后再通过连接法兰与加力转接盖的安装与拆卸，使弹性形变密封体的另一端卡接于第二密封安装槽内，进而完成对转接密封盖组件与容腔的连接处的覆盖式密封，同时弹性形变密封体亦能够实现可装拆式设置方式，由此可见，本方案提供了一种弹性形变密封体在转接密封盖组件与容腔的连接处的设置方式。
[0023]在一些具体实施方式中，所述弹性形变密封体包括依次连接的第一凸起环体、连接环体、第二凸起环体，所述第一凸起环体设置于所述第一密封安装槽内，所述连接环体密封于所述转接密封盖组件与所述容腔的连接处，所述第二凸起环体设置于所述第二密封安装槽内。
[0024]由此，本方案提供了一种弹性形变密封体的具体结构构造，通过位于弹性形变密封体两端的第一凸起环体和第二凸起环体自身凸起的结构特点，以提高弹性形变密封体在第一密封安装槽与第二密封安装槽内的卡接和密封作用；连接环体能够对转接密封盖组件与所述容腔的连接处进行覆盖式密封。
[0025]在一些具体实施方式中，所述第一密封安装槽内具有可供所述弹性形变密封体形变后抵接的第一斜面。
[0026]由此，第一斜面从密封环的外侧往密封环的中轴线方向斜向上倾斜，其中上是指从第二开口往第一开口靠近的方向，第一斜面不仅能够方便弹性形变密封体在第一密封安装槽内的安装，其还能够更好地对弹性形变密封体进行压迫，以提高密封效果。
[0027]在一些具体实施方式中，所述换能电路组件包括：
[0028]全桥电路，其数量为若干个，其设置于所述梁体上。
[0029]具体地，本方案的换能电路组件具体应用为全桥电路，全桥电路的数量为六个，以
便于解出6个方向的力和力矩。
[0030]在一些具体实施方式中，所述梁体的数量为若干条，所述全桥电路包括：
[0031]应变件，其数量为若干件，其分别设置于所述梁体上；
[0032]数据采集板，其与所述应变件电性连接，其设置于所述容腔内。
[0033]由此，本方案提供了一种全桥电路的结构构造。
[0034]在一些具体实施方式中，所述梁体的数量为四条，每六片所述应变件对应设置于一条所述梁体上，以将二十四片所述应变件的阻值变化转换为六个电压信号。
[0035]优选地，本方案还包括数据处理板，本方案的六个全桥电路由二十四个应变件与数据采集板构成，将二十四个应变件阻值变化转换为六个电压信号。应变信号会被全桥电路放大四倍。数据处理板可将数据采集板的电压信号进行处理，解出六个方向的力和力矩，并通过CAN总线和RS232的通讯方式将信号传出。数据采集板和数据处理板通过水密公插座供电；数据处理板处理后的信号通过水密公插座输出。
[0036]在一些具体实施方式中，至少有两片所述应变件分别设置于所述梁体的两侧。
[0037]由此，使得本方案具有温度补偿功能。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.深海六维力传感器，其特征在于，包括：弹性体，其具有容腔和可形变的梁体；换能电路组件，其设置于所述梁体上，其电阻能够跟随所述梁体的形变而变化以输出变化的信号；转接密封盖组件，其可装拆式设置于所述容腔上，当所述弹性体发生形变时，所述转接密封盖组件能够被所述弹性体驱动；弹性形变密封体，其可装拆式密封设置于所述转接密封盖组件与所述容腔的连接处，其能够跟随所述转接密封盖组件位移而发生形变。2.根据权利要求1所述的深海六维力传感器，其特征在于，包括：密封环，其可装拆式套设于所述弹性体的外侧壁上，其开设有第一密封安装槽；所述转接密封盖组件开设有第二密封安装槽；所述弹性形变密封体的一端设置于所述第一密封安装槽内，其另一端设置于所述第二密封安装槽内。3.根据权利要求2所述的深海六维力传感器，其特征在于，所述转接密封盖组件包括：连接法兰，其可移动式设置于所述容腔的端部，其可装拆式连接于所述梁体；加力转接盖，其可装拆式设置于所述连接法兰远离所述梁体的端面；所述第二密封安装槽形成于所述连接法兰与所述加力转接盖的连接处。4.根据权利要求2所述的深海六维力传感器，其特征在于，所述弹性形变密封体包括依次连接的第一凸起环体、连接环体、第二凸起环体，所述第一凸起环体设置于所述第一密封安装槽内，所述连接环体密封于所述转接密封盖组件与所述容腔的连接处，所述第二凸起环体设置于所述第二密封安装槽内。5.根据权利要求1所述的深海六维力传感器，其特征在于，所述换能电路组件包括：全桥电路，其数量为若干个，其设置于所述梁体上。6.根据权利要求5所述的深海六维力传感器，其特征在于，所述梁体的数量为若干条，所述全桥电路包括：应变件，其数量为若干件，其分别设置于所述梁体上；数据采集板，其与所述应变件电性连接，其设置于所述容腔内。7.根据权利要求6所述的深海六维力传感器，其特征在于，所述梁体的数量为四条，每六片所述应变件对应设置于一条所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，张奇峰，蒋健波，翟宝琦，范云龙，周思奇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：