具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器制造技术

一种传感器技术领域的具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器，包括弹性主体和盖子，弹性主体包括受力台、竖向应变梁、横向环形应变梁、竖向应变片、横向应变片、支撑平台、底座；竖向应变梁的上下两端分别与受力台、横向环形应变梁相连接，连接面沿圆周均匀分布；相对的竖向应变梁沿受力台中轴线对称分布，竖向应变梁与竖直面具有锐角的夹角；竖向应变片布置在竖向应变梁的两侧中间位置；横向应变片均匀布置在横向环形应变梁的上表面；支撑平台的上端与横向环形应变梁相连接，下端与底座相连接。本实用新型专利技术可以对每个单独的分量做出反应，产生所需的特定变形，可以获得良好的测量各向同性、灵敏度以及易于计算的分量。灵敏度以及易于计算的分量。灵敏度以及易于计算的分量。

【技术实现步骤摘要】
具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器


[0001]本技术涉及的是一种传感器
的六维力传感器，特别是一种可以对每个单独的分量做出反应的具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器。

技术介绍

[0002]用于测量外力的力传感器在工业和研究中都有广泛的应用。这些传感器包括称重传感器、扭矩传感器和六维力传感器。六维力传感器是一种同时测量三个正交力和三个正交力矩的装置，用于风洞平衡、火箭发动机的推力台测试、汽车、造船，尤其是机器人系统等机器的自适应实时控制。工业自动化的趋势越来越要求使用机器人来服务于安装、焊接、研磨、去毛刺、物体抓取/移动等工作。由于对操作灵活性和有效控制的需求，必须检测机器人机械手与其环境的相互作用力。测量的力不断地输入机器人系统的控制单元，并通过相关致动器采取必要的行动来优化性能。
[0003]在设计六维力传感器时，根据应用场合的不同通常会重点考虑三个因素：测量的灵敏度、测量的各向同性和测量的解耦。例如，如果传感器要安装在执行可变和灵活任务的机器人的手腕上，这就要求解耦是重要考虑因素。由于有六个维度要测量，所以通常希望每个维度的分量都有接近的测量灵敏度，称为测量各向同性。在实际应用中，应最大限度地提高测量灵敏度，以达到高的测量精度，但是在现有技术中还没有这样的产品。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术的不足，提出一种具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器，其力传感构件可以对每个单独的分量做出反应，产生所需的特定变形，可以获得良好的测量各向同性、灵敏度以及易于计算的分量。
[0005]本技术是通过以下技术方案来实现的，本技术包括弹性主体和盖子，其特征在于，所述弹性主体包括受力台、竖向应变梁、横向环形应变梁、竖向应变片、横向应变片、支撑平台、底座，所述盖子包括盖子主体和盖子裙部；受力台、横向环形应变梁均为圆环形结构，竖向应变梁的上下两端分别与受力台、横向环形应变梁相连接，连接面沿圆周均匀分布；相对的竖向应变梁沿受力台中轴线对称分布，竖向应变梁与竖直面具有锐角的夹角；竖向应变片布置在竖向应变梁的两侧中间位置；横向应变片均匀布置在横向环形应变梁的上表面，每个横向应变片距离相邻竖向应变梁的连接面的距离相等；支撑平台的上端与横向环形应变梁相连接，支撑平台的下端与底座相连接，支撑平台位于竖向应变梁与横向环形应变梁的连接面的正下方；受力台上布置有沿圆周均匀分布的受力台螺纹孔，盖子主体上布置有沿圆周均匀分布的盖子通孔，受力台螺纹孔与盖子通孔相匹配，螺栓穿过受力台螺纹孔、盖子通孔把盖子与受力台连接在一起；盖子裙部把受力台、竖向应变梁、横向环形应变梁包裹在其内部腔体内，盖子裙部底部与底座不接触。
[0006]进一步地，在本技术中，在底座上还布置有底座螺纹孔、底座定位销控、底座外接定位孔，底座外接定位孔布置在底座的中心部位，底座螺纹孔、底座定位销孔布置在底
座的外侧边缘。
[0007]更进一步地，在本技术中，底座螺纹孔为六个且沿圆周均匀分布，底座定位销孔为两个且间隔180度布置。
[0008]更进一步地，在本技术中，在盖子主体上还布置有盖子螺纹孔、盖子外接定位孔、盖子定位销孔，盖子外接定位孔布置在盖子的中心部位，盖子螺纹孔、盖子定位销孔布置子盖子外接定位孔的外侧。
[0009]更进一步地，在本技术中，盖子通孔为六个且沿圆周均匀分布，盖子定位销孔为两个且间隔180度布置。
[0010]更进一步地，在本技术中，竖向应变梁与竖直面具之间的夹角为20度，横向环形应变梁的宽度与竖向应变梁的宽度相等。
[0011]更进一步地，在本技术中，竖向应变梁、横向应变片、支撑平台的个数均为四个，竖向应变片的个数为八个。
[0012]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果为：本技术设计合理，结构简单，其力传感构件可以对每个单独的分量做出反应，产生所需的特定变形，可以获得良好的测量各向同性、灵敏度以及易于计算的分量。
附图说明
[0013]图1为本技术实施例的整体结构示意图；
[0014]图2为本技术实施例的整体结构剖面图；
[0015]图3为本技术实施例中弹性主体的结构示意图；
[0016]图4为本技术实施例中弹性主体的正视图；
[0017]图5为本技术实施例中弹性主体的俯视图；
[0018]图6为本技术实施例中弹性主体的仰视图；
[0019]图7为本技术实施例中盖子的结构示意图；
[0020]图8为本技术实施例中盖子的俯视图；
[0021]图9为本技术实施例中盖子的剖面图；
[0022]图10为本技术实施例中测量原理图；
[0023]图11为本技术实施例12个应变片分布图；
[0024]其中，1、弹性主体，2、盖子，101、受力台，102、竖向应变梁，103、横向环形应变梁，104、竖向应变片，105、横向应变片，106、受力台螺纹孔，107、支撑平台，108、底座，109、底座螺纹孔，110、底座定位销控，111、底座外接定位孔，2、盖子，201、盖子主体，202、盖子通孔，203、盖子外接定位孔，204、盖子定位销孔，205、盖子裙部，206、盖子螺纹孔。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例以本技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0026]实施例
[0027]如图1至图9所示，本技术包括弹性主体1和盖子2，弹性主体1包括受力台101、
竖向应变梁102、横向环形应变梁103、竖向应变片104、横向应变片105、受力台螺纹孔106、支撑平台107、底座108、底座螺纹孔109、底座定位销控110、底座外接定位孔111，盖子2包括盖子主体201、盖子通孔202、盖子外接定位孔203、盖子定位销孔204、盖子裙部205、盖子螺纹孔206。竖向应变梁102、横向应变片105、支撑平台107的个数均为四个，竖向应变片104的个数为八个。受力台101、横向环形应变梁103均为圆环形结构，竖向应变梁102的上下两端分别与受力台101、横向环形应变梁103相连接，连接面沿圆周均匀分布；相对的竖向应变梁102沿受力台中轴线对称分布，竖向应变梁102与竖直面之间的夹角为20度，横向环形应变梁103的宽度与竖向应变梁102的宽度相等；竖向应变片104布置在竖向应变梁102的两侧中间位置；横向应变片105均匀布置在横向环形应变梁103的上表面，每个横向应变片105距离相邻竖向应变梁102的连接面的距离相等；支撑平台107的上端与横向环形应变梁103相连接，支撑平台107的下端与底座108相连接，支撑平台107位于竖向应变梁102与横向环形应变梁103的连接面的正下方；受力台101上布置有沿圆周均匀分布的受力台螺纹孔106，盖子主体2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器，包括弹性主体和盖子，其特征在于，所述弹性主体包括受力台、竖向应变梁、横向环形应变梁、竖向应变片、横向应变片、支撑平台、底座，所述盖子包括盖子主体和盖子裙部；所述受力台、横向环形应变梁均为圆环形结构，竖向应变梁的上下两端分别与受力台、横向环形应变梁相连接，连接面沿圆周均匀分布；相对的竖向应变梁沿受力台中轴线对称分布，竖向应变梁与竖直面具有锐角的夹角；所述竖向应变片布置在竖向应变梁的两侧中间位置；横向应变片均匀布置在横向环形应变梁的上表面，每个横向应变片距离相邻竖向应变梁的连接面的距离相等；所述支撑平台的上端与横向环形应变梁相连接，支撑平台的下端与底座相连接，支撑平台位于竖向应变梁与横向环形应变梁的连接面的正下方；所述受力台上布置有沿圆周均匀分布的受力台螺纹孔，盖子主体上布置有沿圆周均匀分布的盖子通孔，受力台螺纹孔与盖子通孔相匹配，螺栓穿过受力台螺纹孔、盖子通孔把盖子与受力台连接在一起；所述盖子裙部把受力台、竖向应变梁、横向环形应变梁包裹在其内部腔体内，盖子裙部底部与底座不接触。2.根据权利要求1所述的具有良好测量各向同性和灵敏度的六维力传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪云洁，阮斌辉，岳澎冲，
申请(专利权)人：佳奕筱安上海机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：