[实用新型]多维力传感器及机器人

说明书

本实用新型涉及一种多维力传感器及机器人，所述多维力传感器包括外部框架、内部平台和呈辐射状分布于所述外部框架和内部平台之间的若干弹性梁，所述弹性梁包括垂直交叉设置的弹性横梁和弹性纵梁，所述弹性横梁和弹性纵梁的两端分别连接外部框架和内部平台。本实用新型的有益效果是：多维力传感器解耦性好、灵敏度高、易于加工。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种用于测量力/力矩的多维力传感器及机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，对机器人执行机构末端的力控需求也日益增多。多维力传感器能够检测空间中力和力矩的大小，能够满足机器人末端的力控需求，以丰富机器人能够执行的工作类型。现有技术中已经有三维力传感器、六维力传感器，但对于工业机器人领域的应用，对传感器的性能要求更高，例如要求体积小、灵敏度高、刚性好等。

申请号为CN201010577466的专利提供了一种采用双十字梁的传感器设计，减小了维间耦合，提高了传感器精度，但是传感器体积较大，不适合应用于工业机器人；申请号为CN201620008204的专利提供了一种结构更为紧凑的六维力传感器，整体体积小，高度低，但是具有量程小的特点。申请号为 CN201910064852的专利提供了一种具有蛇形结构梁的力传感器，对传统十字梁进行改进设计，提高弹性体受力时的灵敏度，但当力传感器整体尺寸较小时，该蛇形结构梁间隙较小，难以加工制作。申请号为CN201910524444的专利提供了一种应用于工业现场的六维力传感器，采用传统的十字梁结设计，设置了限位结构，具有一定的扛过载能力，但传统十字梁刚度较大，传感器灵敏度较低，难以适用于机器人执行机构末端。

因此，有必要设计一种体积小、解耦性好、灵敏度好、结构简单、易于加工的多维力传感器。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种体积小、解耦性好、灵敏度好、结构简单、易于加工的多维力传感器及机器人。

本实用新型可采用如下技术方案：一种多维力传感器，包括外部框架、内部平台和呈辐射状分布于所述外部框架和内部平台之间的若干弹性梁，所述弹性梁包括垂直交叉设置的弹性横梁和弹性纵梁，所述弹性横梁和弹性纵梁的两端分别连接外部框架和内部平台。

进一步的，所述弹性梁具有十字形的横截面。

进一步的，所述弹性横梁包括位于所述弹性纵梁不同侧的开孔。

进一步的，所述弹性横梁的开孔相对于弹性纵梁对称设置。

进一步的，所述弹性横梁和弹性纵梁分别为板状梁，所述弹性横梁和弹性纵梁互相对称设置。

进一步的，所述板状梁包括大头端和小头端，所述板状梁从大头端至小头端逐渐缩小，所述大头端连接内部平台，所述小头端连接外部框架。

进一步的，所述弹性横梁和弹性纵梁均为矩形板状梁。

进一步的，所述弹性横梁和弹性纵梁至少其一为梯形板状梁。

进一步的，所述弹性梁的数量为四个，四个所述弹性梁沿平面呈十字分布形成十字梁。

进一步的，所述多维力传感器包括多个应变片，所述弹性横梁的上下表面对称设置应变片，所述弹性纵梁的左右表面对称设置应变片。

进一步的，所述多维力传感器为六维力传感器或三维力传感器。

进一步的，所述弹性纵梁的高度不超过所述内部平台的高度。

本实用新型还可采用如下技术方案：一种机器人，包括通过致动器驱动执行工作的工作臂，所述工作臂末端包括用于连接任务工具的连接器，所述连接器内设置上述任一项所述的多维力传感器。

进一步的，所述机器人为工业机器人，优选的，所述工业机器人为协作机器人。