本发明专利技术公开了一种基于并联变刚度的手指力传感器，涉及力传感器技术领域，包括：基座，基座具有安装内腔，其一侧设有力传递输入孔；传力板，传力板位于安装内腔且对应力传递输入孔轴线方向布置；变形部安装基板，变形部安装基板对应传力板一侧且靠近基座内壁布置；第一变形部和第二变形部，第一变形部和第二变形部沿力传递输入孔方向依次间隔固定在变形部安装基板上；测力传杆，测力传杆贯穿力传递输入孔通过传力板依次驱动第一变形部和第二变形部进行传力测量；位移检测单元，位移检测单元对应安装在安装内腔的顶壁以检测传力板位移量。本发明专利技术通过第一变形部和第二变形部并联变刚度结构实现了手指力传感器大量程下分辨率的稳定与精度。的稳定与精度。的稳定与精度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于并联变刚度的手指力传感器
[0001]本专利技术涉及力传感器
，特别是涉及一种基于并联变刚度的手指力传感器。
技术介绍
[0002]当前工业生产和社会生活中，机械手扮演着重要的角色，无论是搬运货物还是夹持物体，机械手都有着极为重要的地位。机械手在抓取过程中常见的问题是夹取力的测量和控制问题，对于一些易碎的轻质物体，机械手需要像人手一样敏锐的感知力，而对于一些坚固且较重的物体，机械手需要和传统夹具一样具有较大的力，需要机械手在抓取轻质脆弱物体和抓取坚固较重物体时有着一定力控精度。对于这种既需要较小的力进行精密抓取又需要较大的力进行牢固抓取，如果采用两种传统单轴力传感器，在抓取不同材质和重量物体时更换力传感器，则会带来很多繁琐的问题，例如需要多次安装、标定等，对于结构较复杂的传感器安装过程会导致浪费时间或成本增加。现有的力传感器只能在某一特定的测量范围可保持其分辨率，也就是说，现有的力传感器目前仍无法满足机械手抓取物体时需要在两种不同量程条件下均具有较高分辨率的要求。
[0003]因此，如何提供一种基于并联变刚度的手指力传感器，具备测量范围更广、分辨率更高更稳定的特点，以解决机械手力控范围小、精度低，不能有效实现既适于抓取轻质脆弱物体又适于抓取坚固较重物体的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于并联变刚度的手指力传感器，旨在解决上述技术问题。本专利技术提出的一种基于并联变刚度的手指力传感器，提供了多级分辨率传感器，利用了并联机构的形变来改变机构的刚度，从而可以提高传感器的分辨率，可以达到精确检测多种范围力的作用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于并联变刚度的手指力传感器，包括：
[0007]基座，所述基座具有安装内腔，其一侧设置有力传递输入孔；
[0008]传力板，所述传力板位于所述安装内腔且对应所述力传递输入孔轴线方向布置；
[0009]变形部安装基板，所述变形部安装基板对应所述传力板一侧且靠近所述基座内壁布置；
[0010]第一变形部和第二变形部，所述第一变形部和所述第二变形部沿所述力传递输入孔方向依次间隔固定在所述变形部安装基板上；
[0011]测力传杆，所述测力传杆贯穿所述力传递输入孔通过所述传力板依次驱动所述第一变形部和所述第二变形部进行传力测量；
[0012]位移检测单元，所述位移检测单元对应安装在所述安装内腔的顶壁以检测所述传力板沿所述测力传杆轴线方向的位移量。
[0013]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于并联变刚度的手指力传感器，采用测力传杆作为测力部件，测力传杆受力推动传力板发生位移，从而依次驱动第一变形部和第二变形部进行传力测量；第一变形部的刚度为K1，当外部对测力传杆施力较小时，由第一变形部作为测力元件起作用，测力传杆在力传递输入孔的导向下，通过传力板首先驱动第一变形部变形，第一变形部的形变量对应传力板的位移量，位移检测单元通过检测传力板的位移量来反馈外部所施力的大小，进而使得本专利技术的手指力传感器具备了一定刚度和分辨率的检测能力；第二变形部刚度为K2，当外部对测力传杆施力较大时，测力传杆推动传力板继续发生位移，进而驱动第一变形部和第二变形部同时变形，即此时由第一变形部和第二变形部二者弹性并联共同作为测力元件起作用，并联的第一变形部和第二变形部总的刚度为K1+K2，位移检测单元通过检测传力板的位移量来反馈外部所施力的大小，进而使得本专利技术的手指力传感器具备了更大刚度、更大量程范围和更高分辨率的检测能力；因此，本专利技术技术方案通过第一变形部和第二变形部的弹性并联可变刚度的结构，实现了手指力传感器的更大的量程范围，确保了大量程下分辨率的稳定与精度，可有效解决机械手在抓取轻质脆弱物体和抓取坚固较重物体时的力控精度问题。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一变形部为U形板簧，所述U形板簧的底端固定在所述变形部安装基板上，所述U形板簧开口端分别与所述传力板和对应侧的所述安装内腔内壁固定。U形板簧作为弹性件，其开口端分别与传力板和对应侧的安装内腔内壁固定，确保了手指力传感器的起始测量精度和灵敏度。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述U形板簧为两个，两个所述U形板簧沿所述力传递输入孔方向设置在所述第二变形部两侧，且均与所述第二变形部间隔设置。两个U形板簧布置在第二变形部的两侧，提高了传力板运动的稳定性和测量精度。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，所述传力板包括传力板本体及一体连接在所述传力板本体一侧的按压板，所述第二变形部具有压接板，所述按压板与所述压接板沿所述测力传杆轴线方向间隔设置，所述按压板沿力传递方向可与所述压接板抵压。压接板配合按压板可实现弹力的稳定传递。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，所述第二变形部还具有与所述按压板相对且间隔设置的矩形形变框，所述矩形形变框的矩形平面与所述安装内腔的顶壁面平行，其中一个边框与所述变形部安装基板靠近所述传力板的侧壁固定连接；所述压接板与所述矩形形变框靠近所述传力板的侧壁固定连接。矩形形变框的结构使得第二变形部的刚度便于根据需要通过改变框体尺寸进行灵活调整。
[0018]作为上述技术方案的进一步改进，所述按压板为两个以上且间隔布置；所述第二变形部为两个以上且其一侧的所述压接板与所述按压板数量位置对应布置。两个以上的第二变形部实现了多级的并联变刚度结构，进而提高了手指力传感器的测量范围、维持了分辨率的稳定，达到了大量程高分辨率高精度的技术效果，可满足不同刚度需求及测力范围的应用场合。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一变形部、所述第二变形部和变形部安装基板均为两组，分别对应布置在所述传力板的两侧。
[0020]基座中对称布置的变形部可确保受力时传力板的高精度直线运动，以及可确保第一变形部、第二变形部的对称度，从而能够达到提高本专利技术手指力传感器分辨率的稳定性
和测量精度的效果。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进，所述位移检测单元为光栅尺位移传感器，包括标尺光栅和光栅读数头，所述光栅读数头安装在所述安装内腔顶壁，所述标尺光栅对应所述光栅读数头的位置且沿所述测力传杆轴线方向安装在所述传力板上，所述光栅读数头用于采集所述标尺光栅的位移信号。
[0022]光栅尺位移传感器具有大量程、高分辨率的特点，与本专利技术的大量程的高分辨率的需求相匹配；采用光栅尺位移传感器作为形变量的测量设备，这种测量方式的输出信号为数字信号，不需要经过A/D采样，可极大地减小外界噪声信号的干扰，其分辨率仅取决于光栅尺栅格的分辨率。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于并联变刚度的手指力传感器，具有以下优点及有益效果：
[0024]1、本专利技术的一种基于并联变刚度的手指力传感器在实现更大地测量范围的同时确保了分辨率的稳定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于并联变刚度的手指力传感器，其特征在于，包括：基座(3)，所述基座(3)具有安装内腔，其一侧设置有力传递输入孔(301)；传力板(5)，所述传力板(5)位于所述安装内腔且对应所述力传递输入孔(301)轴线方向布置；变形部安装基板(404)，所述变形部安装基板(404)对应所述传力板(5)一侧且靠近所述基座(3)内壁布置；第一变形部(401)和第二变形部(402)，所述第一变形部(401)和所述第二变形部(402)沿所述力传递输入孔(301)方向依次间隔固定在所述变形部安装基板(404)上；测力传杆(6)，所述测力传杆(6)贯穿所述力传递输入孔(301)通过所述传力板(5)依次驱动所述第一变形部(401)和所述第二变形部(402)进行传力测量；位移检测单元，所述位移检测单元对应安装在所述安装内腔的顶壁以检测所述传力板(5)沿所述测力传杆(6)轴线方向的位移量。2.根据权利要求1所述一种基于并联变刚度的手指力传感器，其特征在于，所述第一变形部(401)为U形板簧(4011)，所述U形板簧(4011)的底端固定在所述变形部安装基板(404)上，所述U形板簧(4011)开口端分别与所述传力板(5)和对应侧的所述安装内腔内壁固定。3.根据权利要求2所述一种基于并联变刚度的手指力传感器，其特征在于，所述U形板簧(4011)为两个，两个所述U形板簧(4011)沿所述力传递输入孔(301)方向设置在所述第二变形部(402)两侧，且均与所述第二变形部(402)间隔设置。4.根据权利要求1所述一种基于并联变刚度的手指力传感器，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙先涛，汪志勇，刘远远，陈文杰，陈伟海，智亚丽，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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