[发明专利]机械臂关节力矩姿态无线传感器

说明书

本发明揭示了一种机械臂关节力矩姿态无线传感器，包括传感器外壳、受力弹性体、第一集成电路板以及第二集成电路板，所述第一集成电路板及所述第二集成电路板二者均固定设置于所述传感器外壳内部，所述受力弹性体包括受力轴及弹性体，所述弹性体设置于所述传感器外壳内部，所述受力轴的一端与所述弹性体硬性触接、另一端伸出于所述传感器外壳外侧。本发明将现有技术中的力矩传感器与姿态传感器相结合，实现了对机械臂的高级控制及多模式控制，提高了机械臂整体的操作精度，显著地提升了人机交互过程的智能化与安全性。

技术领域

本发明涉及一种将力矩传感器与姿态传感器相结合而形成的集成化传感装置，具体涉及一种机械臂关节力矩姿态无线传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

近年来，随着人类社会全面进入信息化时代，各类人工智能技术均得到了长足的发展和进步，各种服务机器人应运而生、并广泛地被应用于人们的生产生活中。以目前各领域中较为常见的机械臂为例，在机械臂的使用过程中，当需要机械臂对环境中的多样信息进行全面感知、对环境目标进行准确操控时，就需要使用到机械臂关节中的传感器来完成机械臂各项操作参数的监测。

现有技术中，应用于机械臂关节的传感器通常采用单一化的功能设计，单个传感器仅进行单一数据的测量和反馈，且控制模式单一。当需要对机械臂关节进行全面检测时，就需要在机械臂关节内安装多个不同类型的传感器。毫无疑问，装载多个传感器的设置方式不仅占用了机械臂内的过多空间、造成机械臂内部线路的复杂化，而且也使得机械臂很难实现轻质化、小型化，严重地阻碍了机械臂在生产生活的应用，影响了机械臂的实时性能和执行任务的效率。

除上述缺陷外，目前在对机械臂进行控制时，由于单一功能的传感器作用有限，有事甚至需要人工辅助控制，因此操作精度难以把控，无法实现智能化的人机交互。

正是基于上述原因，如何在现有技术的基础上提出一种将多传感器功能相融合的小型传感器，来实现对机械臂的高级控制，也就成为了本领域内技术人员共同的研究目标。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种机械臂关节力矩姿态无线传感器，包括传感器外壳，还包括：受力弹性体、第一集成电路板以及第二集成电路板，所述第一集成电路板及所述第二集成电路板二者均固定设置于所述传感器外壳内部，所述受力弹性体包括受力轴及弹性体，所述弹性体设置于所述传感器外壳内部，所述受力轴的一端与所述弹性体硬性触接、另一端伸出于所述传感器外壳外侧。

优选地，所述传感器外壳包括按序固定连接的传感器顶盖、传感器套筒以及传感器底盖，所述传感器顶盖、传感器套筒以及传感器底盖三者螺栓固接，所述弹性体、第一集成电路板以及第二集成电路板三者按序叠合固定设置于所述传感器套筒内、所述弹性体设置于靠近所述传感器顶盖的一侧、所述第二集成电路板设置于靠近所述传感器底盖的一侧。

优选地，所述传感器底盖上固定设置有多组用于实现传感器外壳内各部件固定的安装柱，所述弹性体、第一集成电路板以及第二集成电路板三者上分别开设有一组安装孔，每组所述安装孔均与一组所述安装柱相匹配，所述传感器外壳内还设置有与所述安装柱数量、规格相匹配的安装螺栓，所述安装螺栓穿过所述安装孔并与所述安装柱固定连接，所述弹性体、第一集成电路板以及第二集成电路板三者均借助所述安装螺栓被固定设置于所述传感器底盖上。

优选地，所述弹性体呈轮辐式结构，所述弹性体的中心位置开设有一用于连接所述受力轴的连接槽，所述连接槽的形状、规格与所述受力轴的形状、规格一一匹配对应，在所述弹性体与受力轴的组合状态下，二者硬性触接且所述受力轴嵌设固定于所述连接槽内。

优选地，所述弹性体上设置四根受力横梁，相邻两根所述受力横梁之间的夹角呈90°，四根所述受力横梁共同组成十字形受力结构，每根所述受力横梁的四侧端面上均粘贴固定有用于采集形变数据的应变片。