[发明专利]一种应变集中的六维力传感器布片结构

说明书

本发明公开了一种应变集中的六维力传感器布片结构，包括传力盘、弹性连接梁和应变片，弹性连接梁的两端分别连接传力盘，弹性连接梁构型为细梁‑平面‑细梁的结构分布，上下细梁作为连接和传导力的媒介，将应变片粘贴在平面上，用于检测信号，通过上下细梁对中间检测平面的不同角度挤压，将拉压方向的应变检测变为拉压方向的应变检测，从而实现对传统Stewart结构六维力传感器贴片结构的改进。本发明相比现有技术，能增大应变信号，保证切应力集中，使得小型传感器成本降低，精度提升。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种应变集中的六维力传感器布片结构。

背景技术

近几年，机器换人成为热潮，工业机器人市场火爆。为使机器人提高适应能力,及时检测到作业环境，六维力传感器广泛应用于遥控机器人、机器人手术、机械手臂研究、手指力研究、精密装配等工作中。

六维力传感器指的是一种能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器，在笛卡尔坐标系中力和力矩可以各自分解为三个分量，目前广泛使用的多维力传感器就是这种传感器。而Stewart结构具有刚度高、对称性好、结构紧凑、解耦特性好等优点，特别适合作为六维力传感器力敏元件结构。市面上的Stewart结构六维力传感器应变检测位置主要有两种形式：一是弹性连接梁为规则形状，不改变其构型，仅在六个弹性梁上张贴应变片，用以检测弹性梁上的拉压方向应变，此种方法信号不稳定，对传感器体积要求较大，不适应用小型精细测量。二是弹性连接梁中间设置薄片，用于放置应变片，检测弹性连接梁的拉压应变，此种方法相对而言提高了稳定性，但是拉压方向应变始终变化较小，因此在小型传感器中信号较弱，测量精度不高，若使用小型应变片，成本较高。这两种方法都应用拉压方向应变作为检测信号，存在信号较小，从而导致传感器尺寸较大的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种应变集中的六维力传感器布片结构，对弹性连接梁重新进行设计，在传感器的弹性连接梁上对其不同部位尺寸进行修改，添加检测平面，并保持细梁的上下部分与检测平面保持一定几何关系，使得拉压方向的应变变为剪切方向的应变，增大应变信号，保证切应力集中。在中小型关节力及力矩测量的工作要求下，最终实现使用Stewart结构传感器进行稳定测量的效果，同时降低成本，提高精度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何解决传统Stewart结构六维传感器的信号弱、稳定性差、成本高、精度低。

为实现上述目的，本发明提供了一种应变集中的六维力传感器布片结构，包括传力盘、弹性连接梁和应变片，所述弹性连接梁的两端分别连接所述传力盘，所述连接梁构型为细梁-平面-细梁的结构分布，所述应变片在所述平面上。

进一步地，所述传力盘与所述弹性连接梁的连接方式为固定连接、可拆卸连接和一体连接的一种。

进一步地，所述平面由三个面体组成，整体呈工字形。

进一步地，所述平面材料厚度尺寸小于等于1mm。

进一步地，所述平面纵向长度尺寸与横向宽度尺寸与应变片尺寸相适应。

进一步地，所述弹性连接梁上下两个细梁的不同边线放置于所述平面纵向长度尺寸的中线附近，两边线间距小于等于1mm。

进一步地，所述细梁连接部分长度小于等于所述平面纵向长度尺寸的二分之一。

进一步地，所述平面设置有槽口。

进一步地，所述应变片采用粘贴的方式固定在所述平面槽口上

进一步地，所述两个细梁相互部分错开。

本发明具有如下有益的技术效果：