[发明专利]一种双板式六维力力矩传感器

说明书

本发明公开一种双板式六维力力矩传感器；涉及传感器领域；包括第一应变部分和第二应变部分；第一应变部分包括加载圆盘、第一盖压环、托板和第一盘式弹性体；第二应变部分包括第二盖压环、第二盘式弹性体和固定基座，其基本结构还包括半导体应变组件、电路板以及固定连接件；第一盘式弹性体由第一盖压环固定在托架上，托架固定在加载圆板下方；第二盘式弹性体由第二盖压环固定在固定基座上；两级应变部分通过盘式弹性体中心位置的凸台进行连接；第一、第二盘式弹性体分别设有六组由半导体应变片组成的电桥电路来检测力信号。本发明具有两级应变组，结构紧凑，灵敏度高，检测量程范围广，便于安装，可进行温度补偿。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种双板式六维力力矩传感器。

背景技术

在众多传感器中，六维力/力矩传感器因其能够检测外部六个力分量，被广 泛应用于磨抛加工、智能抓取、精密装配等智能机器人的力位控制以及各种工 程装备力信息的检测等领域。常用六维力/力矩传感器分为压电式、应变式、电 磁式以及光电式等，其中以应变式传感器研究最为深入，产生了圆柱式、立柱 式、十字梁及其它轮辐式等诸多形式的多维力传感器。

专利CN 107036754 A公开了《一种能感知接触力和牵引力的六维传感器》， 该专利所述的六维传感器运用两个弹性体，可实现接触力和牵引力的同时测量， 但其结构较为复杂，且未考虑温度的影响；专利CN 108801531 A公布了《一种 六维力传感器及改善六维力传感器温度漂移的方法》，该专利所述六维力传感器 结构简单，采用两个温度补偿应变片降低了温度对传感器性能的影响，但其补 偿效果有限，模块化效果差；专利CN101419102 A公布了一种《超薄六维力传 感器及其测量三维力和三维力矩信息的方法》；该专利所述六维力传感器轴向距 离小，采用一体式敏感元件结构，动态性能良好，实现了传感器的小型化，但 其存在量程不足的问题；专利CN 1289917 A公布了一种《一种基于陶瓷厚膜技 术的六维力传感器》，该专利所述传感器虽然能够通过调整尺寸达到调节检测量程的作用，但其加工相对复杂，且不具备过载保护能力。其它一些典型的一体 式梁式结构以应变梁作为弹性元件，可以通过增大梁的横截面积、提高梁的刚 度来增加传感器的量程，但其势必影响传感器的检测灵敏度；同时，在轴向安 装距离有限的情况下，通过减小梁的厚度来提高灵敏度，易产生刚度不足、承 载能力差等问题，难以实现碰撞等瞬时过载信号的检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种双板式六维力力矩传感器，以解决上述现有技术 存在的问题，有效降低了成本，增强了传感器的稳定性，提高了灵敏度，增大 了检测量程，同时能够实现在小量程范围内六维力信号的高精度测量以及过载 信号的检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：