[发明专利]一种八梁结构的六维力传感器

说明书

本发明公开了一种八梁结构的六维力传感器，其特征在于：包括受力圆盘、外壳、基座、弹性梁、插头连接件和插头；所述受力圆盘通过所述螺孔连接施力装置；所述插头连接件安装在所述外壳的外侧面上；所述插头固定在插头连接件上；所述基座的底座凸台安装在所述外壳的内部；所述弹性梁包括圆盘梁体和八个支梁；所述圆盘梁体与所述受力圆盘连接；八个所述支梁上均设有应力集中孔；每一个支梁上应力集中孔中心的两侧上均安装两个应变片；所述弹性梁安装在所述基座上；本发明传感器具有其输出精度高，结构简单紧凑，工艺简单，应变片少，高灵敏度，高解耦精度，便于安装使用等优点。

技术领域

本发明涉及应变传感器技术领域，具体涉及一种八梁结构的六维力传感器。

背景技术

六维力传感器测力信息丰富，是一种能检测空间三个分量与三个力矩分量的传感器。目前，已用于多个行业，如智能机器人、航空航天、军事、生物医学等。

现有技术中包括十字交叉梁结构、三对称梁结构。其中十字交叉梁结构的对称性好，设计方便，理论关系简单且易于分析，但它存在径向效应、标定矩阵为近似解、应变片数量多等缺点；三对称梁结构简单，降低了十字交叉梁结构的横向效应，但增加了交叉耦合程度。现有技术中还包括一种双十字梁结构六维力传感器，降低维间交叉耦合的同时却增加了应变片的数量至32片,增加了弹性体结构的复杂性和制作难度。

因此，现有技术中需要一种能够克服上述问题的六维力传感器。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种八梁结构的六维力传感器，其特征在于：包括受力圆盘、外壳、基座、弹性梁、插头连接件和插头。

所述受力圆盘平面中心设有均布在同一圆周上的通孔。所述受力圆盘平面上还设有均布在同一圆周上的螺孔。所述螺孔围绕所述通孔。所述受力圆盘通过所述螺孔连接施力装置。

所述外壳为中空的圆柱体。所述外壳侧面上设有插头安装孔I。

所述插头连接件为弧形板状。所述插头连接件中部为插头安装孔II。所述插头安装孔II与所述插头安装孔I相对应。所述插头连接件安装在所述外壳的外侧面上。

所述插头插入所述插头安装孔II和所述插头安装孔I内，固定在所述插头连接件上。

所述基座包括圆盘底座和设于所述圆盘底座平面上的底座凸台。

所述底座凸台为圆环形。所述底座凸台的内部安装有电路板。所述底座凸台的环形平面上设有均布在同一圆周上的弹性梁安装孔。

所述基座的底座凸台安装在所述外壳的内部。

所述弹性梁包括圆盘梁体和八个支梁。

所述圆盘梁体平面上设有均布在同一圆周上的受力圆盘连接孔。所述受力圆盘连接孔与所述通孔相对应。所述圆盘梁体通过所述受力圆盘连接孔与所述受力圆盘连接。

八个所述支梁呈辐射状布置在所述圆盘梁体上，且每个支梁中心线之间的夹角为45°。将八个所述支梁分别记为第一支梁、第二支梁、第三支梁、第四支梁、第五支梁、第六支梁、第七支梁和第八支梁。

以所述圆盘梁体的平面中心建立右手笛卡尔坐标系，其中，记z轴的方向为垂直于所述圆盘梁体的平面向上，记x轴的方向为平行于所述圆盘梁体的平面向右，记y轴的方向为平行于所述圆盘梁体的平面向前，记所述第一支梁的中心线位于y轴上，其余七个所述支梁按顺时针依次为第二支梁、第三支梁、第四支梁、第五支梁、第六支梁、第七支梁和第八支梁。

八个所述支梁上均设有应力集中孔。所述第一支梁、第三支梁、第五支梁和第七支梁的应力集中孔开口方向平行于z轴。所述第二支梁、第四支梁、第六支梁和第八支梁的应力集中孔开口方向垂直于z轴。

八个所述支梁上均安装有应变片。每一个支梁上位于应力集中孔中心的两侧均安装一个应变片。