[发明专利]一种无耦合的多维力传感器过载保护方法及装置

说明书

本发明公开了一种无耦合的多维力传感器过载保护方法及装置，该方法是根据不同载荷作用下多维力传感器的支撑端与加载端之间的位置变化情况，通过限制多维力传感器的支撑端与加载端之间的位置变化阈值来进行过载保护。该装置包括套筒壳体以及第一限位板，所述第一限位板与多维力传感器的弹性体的加载台相互固连，两者上分别设有相互配合的凸柱和凹槽，所述凸柱伸入所述凹槽内，且所述凸柱与所述凹槽之间留有孔轴间隙，所述第一限位板的顶面四周边缘与多维力传感器的支撑架的底面之间留有轴向间距。本发明过载保护装置能够独立调整多维力传感器各个方向的过载能力，并能够实现精确的力/力矩的过载保护。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体地说涉及一种无耦合的多维力传感器过载保护方法及装置。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人技术越来越多的被应用于各种场合，如搬运、焊接、装配等。机器人技术的一个核心问题是智能化，六维力传感器因能同时感知三维空间中的全力信息，是作为空间机器人智能化特征的一个关键部件。多维力传感器一般包括支撑架以及设置在支撑架上的加载台，六维力传感器的核心是弹性体的设计，弹性体的结构直接决定着整个传感器的性能，是传感器性能优劣的关键。

六维力传感器的过载保护直接关系到六维力传感器的使用及安全，一直以来是备受研究的焦点问题，但迄今没有一个较好的解决方法。如专利CN101419102A，CN101210850A等六维力传感器并没有过载保护功能；专利CN103528726A对六维力传感器的过载保护装置没有考虑耦合的问题，难以实现精确的过载保护。为增强多维力传感器的可靠性，避免在过载和冲击过程中传感器弹性体产生塑性变形，对于多维力传感器过载保护装置的研究至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够独立调整多维力传感器各个方向的过载能力，并能够实现精确的力/力矩的过载保护的无耦合的无耦合的多维力传感器过载保护方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无耦合的多维力传感器过载保护方法，是根据不同载荷作用下多维力传感器的支撑端与加载端之间的位置变化情况，通过限制多维力传感器的支撑端与加载端之间的位置变化阈值来进行过载保护。

进一步地，还在多维力传感器的不同的位置分别限制力的线位移阈值和力矩的角位移阈值。

进一步地，具体为在多维力传感器的中心轴线附近限制力的线位移阈值，在远离多维力传感器的中心轴线的四周处限制力矩的角位移阈值。

进一步地，在多维力传感器的中心轴线附近设置限位结构分别限制其加载端的轴向位移和径向位移以实现对力的过载保护，在多维力传感器的四周设置限位结构分别限制其加载端的倾覆转角和周向转角以实现对力矩的过载保护。

基于上述方法，本发明提供一种无耦合的多维力传感器过载保护装置，多维力传感器的弹性体包括支撑架以及设置在支撑架上的加载台，包括套筒壳体以及第一限位板，所述套筒壳体的内壁上设置有托板，多维力传感器的弹性体位于所述套筒壳体内，且多维力传感器的弹性体的支撑架与所述托板相互固连；

所述第一限位板也位于所述套筒壳体内，且所述第一限位板与多维力传感器的弹性体的加载台相互固连，所述第一限位板的朝向多维力传感器的一面四周边缘设有一个以上的凸柱，多维力传感器的弹性体的支撑架上相应所述凸柱的位置处开有凹槽，或者所述第一限位板的朝向多维力传感器的一面四周边缘开有一个以上的凹槽，多维力传感器的弹性体的支撑架上相应所述凹槽的位置处设有凸柱，所述凸柱伸入所述凹槽内，且所述凸柱与所述凹槽之间留有孔轴间隙，所述第一限位板的朝向多维力传感器的一面四周边缘与多维力传感器的弹性体的支撑架的对应端面之间留有轴向间距。