[发明专利]一种六维力传感器

摘要

一种六维力传感器，包括由圆筒形壳体和十字弹性梁构成的传感器弹性体与电阻应变片。十字弹性梁位于壳体内中心，由应变梁(1)和加载台(3)构成。上基座(6)和下基座(10)分别位于壳体两端；传力柱(7)位于壳体中间，并与上弹性梁(4)和下弹性梁(8)相连；柔性梁(2)位于传力柱之间，其内侧与应变梁连接。传感器力敏元件为上弹性梁、下弹性梁和应变梁，在力敏元件上适当位置贴装(28)片电阻应变片，其中24片应变片组成6组全桥检测电路，实现六维力信息的获取，其余4片应变片备用。本发明具有结构紧凑、刚度大、维间耦合小、精度高、动态性能好的特点，能够用于智能机器人研究、自动化检测和控制、仿生运动分析和体育运动研究。

主权项

1.一种六维力传感器，包括传感器的弹性体和电阻应变片，弹性体由圆筒形壳体和十字弹性梁结构构成；其特征在于，组成弹性体的壳体是沿壳体轴向上下对称结构，a.将壳体镂空，分别形成了柔性梁(2)、上弹性梁(4)、传力柱(7)、下弹性梁(8)、上凸台(5)、下凸台(9)、上基座(6)、下基座(10)、上支撑(11)和下支撑(12)；十字弹性梁位于圆筒内中心处，由应变梁(1)和加载台(3)构成；b.上基座(6)和下基座(10)分别位于圆筒的两端；在上基座(6)的下方，沿壳体的圆周方向均匀镂空出四个矩形孔，并且各矩形孔同一侧边的中部有凸台(5)；每两个相邻的矩形孔之间的壳体形成上支撑(11)；在下基座(10)的上方，沿壳体的圆周方向均匀镂空出四个矩形孔，并且各矩形孔同一侧边的中部有下凸台(9)；每两个相邻的矩形孔之间的壳体形成下支撑(12)；传力柱(7)位于上基座(6)和下基座(10)之间；c.在壳体圆周方向有两排上下对称于壳体中心的条形孔；上排条形孔中的每个条形孔的两端分别与两个上凸台(5)相邻的边对齐；下排条形孔中的每个条形孔的两端分别与两个下凸台(9)相邻的边对齐；上排条形孔与上方有凸台的矩形孔之间的壳体形成上弹性梁(4)；下排条形孔与下方有凸台的矩形孔之间的壳体形成下弹性梁(8)；d.传力柱(7)位于上凸台(5)、下凸台(9)之间，并由两个相邻的条形孔之间的壳体形成；在圆筒壳体中部每两个相邻的传力柱(7)之间切去壳体圆弧外表面形成柔性梁(2)；柔性梁(2)的中部与应变梁(1)末端连接；e.在应变梁(1)的两侧面上分别对称贴装应变片R1～R8，其中应变片R1、R2、R3、R4组成一组全桥检测电路a，用于检测Fy；应变片R5、R6、R7、R8组成一组全桥检测电路b，用于检测Fx；在X轴方向的两根应变梁两侧面靠近柔性梁(2)沿X轴各对称贴装应变片R9～R12，组成一组全桥检测电路C，用于检测Mz；f.在下弹性梁(8)的下表面上靠近四根下支撑(12)的同一侧分别贴装有应变片R13～R16；在下弹性梁(8)的下表面分别贴装有应变片R21～R24；g.在上弹性梁(4)的上表面分别贴装有应变片R17～R20；在上弹性梁(4)的上表面另一侧分别贴装有应变片R25～R28；h.应变片R13、R15、R17、R19组成一组全桥检测电路d，用于检测Mx；应变片R14、R16、R18、R20组成一组全桥检测电路e，用于检测My；应变片R21、R23、R25、R27组成一组全桥检测电路f，用于检测Fz。