[发明专利]用于测量力和转矩的传感器组件和方法

权利要求书

1.一种传感器组件，包括：

底板；

能够相对于所述底板在六个自由度上位移的传感器构件；

具有多个弹簧装置的弹簧布置件，所述弹簧装置中的每个具有对所述传感器构件相对于所述底板的位移做出反应的第一级和第二级，其中不同分辨率的力和转矩测量与所述第一级和所述第二级相关，其中所述弹簧装置中的每个被配置为在所述第一级之后转换到所述第二级；以及

用于感测所述传感器构件相对于所述底板在六个自由度上的位移并且生成对应的输出信号的光敏换能器。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述弹簧装置包括：

对所述传感器构件相对于所述底板的位移做出反应的多个第一弹簧，所述第一弹簧的每个能够在所述第一级内位移并且具有第一弹簧应变率；以及

对所述传感器构件相对于所述底板的位移做出反应的多个第二弹簧，所述第二弹簧的每个能够在所述第二级内位移并且具有不同于所述第一弹簧应变率的第二弹簧应变率。

3.根据权利要求2所述的传感器组件，其中，所述第一弹簧是板簧。

4.根据权利要求3所述的传感器组件，其中，所述第二弹簧是蛇形弹簧。

5.根据权利要求4所述的传感器组件，其中，所述蛇形弹簧的每个具有连接至所述传感器构件的第一端，以及连接至所述板簧之一的第二端。

6.根据权利要求4所述的传感器组件，其中，所述蛇形弹簧的每个包括头部、躯干和腿部。

7.根据权利要求6所述的传感器组件，其中，所述躯干包括U形弯折。

8.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，所述板簧的每个具有从所述蛇形弹簧的所述腿部之一朝相反方向延伸的脚部。

9.根据权利要求7所述的传感器组件，包括用于与所述蛇形弹簧相互作用的多个柱销。

10.根据权利要求9所述的传感器组件，其中，所述多个柱销包括位于所述头部和所述躯干之间的第一柱销、位于所述U形弯折内的第二柱销以及位于所述躯干和所述腿部之间的第三柱销。

11.根据权利要求10所述的传感器组件，包括将所述第一柱销、所述第二柱销和所述第三柱销固定就位的柱销外壳。

12.根据权利要求11所述的传感器组件，其中，所述柱销外壳包括柱销外壳基座和设置在所述柱销外壳基座之上的顶盖，所述第一柱销、所述第二柱销和所述第三柱销固定于所述顶盖和所述柱销外壳基座之间。

13.根据权利要求1所述的传感器组件，包括固定至所述底板的外轮毂。

14.根据权利要求13所述的传感器组件，其中，所述传感器构件进一步被界定为内轮毂，所述弹簧布置件径向地作用于所述内轮毂和所述外轮毂之间。

15.根据权利要求14所述的传感器组件，包括固定至所述内轮毂的顶板，所述顶板被配置为耦合至器械，且所述底板被配置为耦合至联动组件。

16.根据权利要求14所述的传感器组件，包括从所述内轮毂沿径向向外延伸的多个齿。

17.根据权利要求16所述的传感器组件，其中，所述外轮毂界定了用于容纳所述齿的多个齿槽，其中，所述齿槽中的每个的尺寸被设定为允许所述齿在所述齿槽内移动。

18.根据权利要求1所述的传感器组件，包括光源和用于将来自所述光源的光引导到所述光敏换能器上的准直器。

19.一种传感器组件，包括：

底板；

能够相对于所述底板在六个自由度上位移的传感器构件；

具有多个像素的光敏换能器；

被配置为提供光的光源，所述光被以多个光束的形式引导到所述光敏换能器上，从而使光束照射所述光敏换能器的不同像素，以感测所述传感器构件相对于所述底板在六个自由度上的位移；以及

具有多个开口的准直器，其中所述开口用于将所述多个光束引导到所述光敏换能器上，其中，所述准直器能够相对于所述光敏换能器移动。

20.根据权利要求19所述的传感器组件，其中，所述多个开口进一步被界定为多个通孔，所述多个通孔被布置为使得光束延伸穿过所述通孔以照射到所述光敏换能器上的所述像素的不同群组。