[发明专利]一种六维力传感器

说明书

本发明公开了一种六维力传感器，涉及传感器技术领域，径向梁外端连接至浮动梁中部，构成“T”梁；各梁周向均布设置，其径向梁沿径向设置，浮动梁竖向设置，各径向梁内端与中心台连接；各浮动梁的顶端和底端分别与周向支撑固连，中心台和周向支撑上设置定位孔；径向梁设有贯通其上表面和下表面的径向梁竖向通孔和贯通其两侧面的径向梁横向通孔，浮动梁设有贯通其两侧面的浮动梁横向通孔；径向梁竖向通孔、径向梁横向通孔和浮动梁横向通孔两侧设应变片。本发明的传感器各径向梁上设置横向通孔和竖向通孔，各浮动梁上设置横向通孔，使梁上的应变集中于各通孔两侧，能有效提高传感器的分辨率的同时保证传感器的刚度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种用于测量力的力传感器。

背景技术

多维力传感器是机器人获得与环境之间作用力的重要信息来源。目前，已有多方面的多维力传感器的研究，如美国DraPer研究所研制的Waston多维力传感器，中科院合肥智能所和东南大学联合研制的SAFMS型多维力传感器，基于Stewart平台的多维力传感器，黄心汉教授研究的HUST FS6型多维力传感器，德国的Dr.R.Seitner公司设计的二级并联结构型六维力传感器等等。国内外对多维力传感器做了大量的研究，所设计的多维力传感器多种多样，各有不同的优缺点及应用场合，但多维力传感器的解耦、刚度与灵敏度的矛盾等问题还需得到进一步的研究。

多维力传感器的敏感元件设计是力传感器应用的关键问题。就现有多维力传感器的弹性体的结构形式，难以同时对传感器的刚度和灵敏度作进一步的提高。此外，某些现有多维力传感器的弹性体还存在解耦问题。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种六维力传感器。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种六维力传感器，径向梁外端连接至浮动梁中部，构成T型结构的梁；各梁周向均布设置，其径向梁沿径向设置，浮动梁竖向设置，各所述径向梁内端与中心台连接；各所述浮动梁的顶端和底端分别与周向支撑固连，所述中心台和周向支撑上设置定位孔；

所述径向梁设有贯通其上表面和下表面的径向梁竖向通孔和贯通其两侧面的径向梁横向通孔，所述浮动梁上对称设有贯通其两侧面的浮动梁横向通孔；所述径向梁竖向通孔、所述径向梁横向通孔和所述浮动梁横向通孔两侧设应变片。

进一步的，设于各所述浮动梁顶端的各所述周向支撑构成整体式结构，设于各所述浮动梁底端的各所述周向支撑构成整体式结构。

进一步的，两个整体式结构的所述周向支撑通过均布设置于两者之间的各连接部构成一体式结构。

进一步的，各所述周向支撑分离设置，并通过传感器外壳连接为整体。

进一步的，所述径向梁横向通孔与所述径向梁竖向通孔设置在径向梁的两端并与其端部之间留有间距，所述径向梁横向通孔与径向梁竖向通孔之间留有间距。

进一步的，各所述径向梁和所述中心台水平设置，所述浮动梁竖直设置，所述横向通孔和横向通孔为水平通孔，所述竖向通孔为竖直通孔。

进一步的，所述竖向通孔、所述横向通孔和所述横向通孔的孔型呈连通的双圆柱型孔、矩形孔、腰孔或哑铃型孔。

进一步的，所述梁的数量为四个，各所述梁呈90°夹角均匀布置，构成“十”字结构。

进一步的，所述梁的数量为三个，各所述梁呈120°夹角均匀布置。

进一步的，所述中心台为圆台或方台。

本发明提供了一种六维力传感器，具有以下有益效果：

1、本发明的传感器各径向梁上设置横向通孔和竖向通孔，各浮动梁上设置横向通孔，使梁上的应变集中在横向通孔或竖向通孔两侧，便于使用应变片进行测量梁上的应变，能够有效提高了传感器的分辨率的同时保证传感器的刚度；