[发明专利]轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器及传感器

说明书

本发明涉及轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器及传感器，其中连接器由动板、定板、中框、第一弹簧片组件和第二弹簧片组件组成，定板与机械臂连接，动板与末端执行器连接，动板可以跟随两组弹簧片的变形而运动，弹簧片用于感应两个方向的受力，使得机械臂执行装配操作时，具有一定的位置容差，可以降低机械臂的精度要求，同时可以防止机械臂对被装配对象的机械损坏，提高装配可靠性；本发明机械臂自适应二维力反馈腕部连接器，可以有效提升力反馈精度，提升机械臂装配操作的容差，该装置有望成为轻型机械臂的标准配置。

技术领域

本发明涉及轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器及传感器，属于机器人力传感领域。

背景技术

传统工业机械臂采用位置控制模式，无法感知末端受力情况，力控型机械臂采用电流传感，但精度不高，无法对精细操作的微小力进行有效测量，目前市场上的力传感器难于集成入机械臂末端，限制了力传感器在机械臂上的应用。

现有的力传感器主要采取辐轮式敏感元件，这种传感器具有结构简单，精度高的优点，但由于末端执行器各方向受力在敏感元件上耦合状态复杂，使得在多样的末端姿态和受力状态下，受力解算过程过于复杂；另外，这种传感器的敏感元件即为结构支撑件，且无法对弹性变形进行限位，其弹性元件必须设计得比较坚固，导致测量灵敏度不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器，可安装于机械臂与末端执行器之间，作为机器人腕部连接器，可以对操作力进行感知和实时调整，具有较好的自适应能力。

本发明的另外一个目的在于提供轻型机械臂自适应二维力反馈腕部传感器。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器，包括动板、定板、中框、第一弹簧片组件和第二弹簧片组件，其中定板与机械臂连接，动板与末端执行器连接，所述第一弹簧片组件包括n个第一弹簧片，n个第一弹簧片平行排列，固定在定板与中框之间，第二弹簧片组件包括m个第二弹簧片，m个第二弹簧片平行排列，固定在动板与中框之间，所述n个第一弹簧片在A方向产生弹性形变，所述m个第二弹簧片在B方向产生弹性形变，A方向和B方向不重合，其中n、m均为正整数，且n≥2，m≥2。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述A方向和B方向互相垂直。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述n个第一弹簧片与m个第二弹簧片均固定连接在中框的同一表面，即动板位于定板与中框之间，动板与定板之间不接触。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述第一弹簧片与第二弹簧片的个数均为两个。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，还包括定板上设置的限位件，用于对动板进行限位；所述限位件包括A方向限位件和B方向限位件，其中A方向限位件与第一弹簧片平行，B方向限位件与第二弹簧片平行。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述n个第一弹簧片与m个第二弹簧片分别固定连接在中框的两个表面，即中框位于动板与定板之间。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述第一弹簧片与第二弹簧片的个数均大于或等于两个。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，还包括壳体和壳体上设置的限位件，用于对动板进行限位；所述限位件包括A方向限位件和B方向限位件，其中A方向限位件与第一弹簧片平行，B方向限位件与第二弹簧片平行。

在上述轻型机械臂自适应二维力反馈腕部连接器中，所述第一弹簧片与第二弹簧片的弹性形变量为0.5mm～2mm。