[发明专利]刚柔软混合动态可变形六维力感知机构

摘要

本发明公开一种刚柔软混合动态可变形六维力感知机构，属于传感器领域，其包括上平台，下平台，连接上、下平台的三条可变形测力分支及置于上平台之上的三轴转台，下平台为固定平台，其边缘附近设有三组结构相同、分布均匀的边缘支撑柱，每组分别包括两个不等高的边缘支撑柱，两个边缘支撑柱间设有一根导轨,每根导轨各与一条可变形测力分支相连，可变形测力分支上设有激光式位移传感器，三轴转台上分别设有角度传感器和扭簧，机构外侧设有包裹软膜。本发明可在软接触条件下实现六维力感知，在测量过程中不仅能够产生变形，且力的输入输出映射关系保持恒定不变，即实现大变形恒力传递测量；同时具有结构对称，制造方便，便于系列化生产等特点。

主权项

1.刚柔软混合动态可变形六维力感知机构，其特征在于：包括上平台，下平台，连接上、下平台的三条可变形测力分支，及置于上平台之上的三轴转台，所述下平台为固定平台，其边缘附近设有三组结构相同、分布均匀的边缘支撑柱，每组边缘支撑柱分别包括两个不等高的支撑柱，两支撑柱中心轴线的公垂线与下平台边线平行，且两支撑面对应平行，其内侧支撑面与竖直面呈夹角α，两支撑柱间设有一根导轨，导轨与两支撑柱的内侧支撑面呈相同的夹角α，每根导轨各与一条可变形测力分支相连，每条可变形测力分支包括激光式位移传感器、激光接收杆、连杆及两根弹簧，所述激光式位移传感器安装在导轨上接近较低支撑柱一侧，所述激光接收杆套在导轨上，导轨与激光接收杆内孔构成圆柱副，激光接收杆的厚度应足以接收激光式位移传感器的信号并反射，从而实现激光式位移传感器的位移测量，所述两根弹簧分别套在导轨上，其外侧通过弹簧座固定在两支撑柱上，其内侧通过弹簧座固定在激光接收杆上，所述连杆下端横杆与激光接收杆上的凸耳两端孔构成第一转动副，上端横杆与上平台的凸耳两端孔构成第二转动副，所述可变形测力分支依次通过圆柱副、与连杆相连的第一转动副、第二转动副固定在上平台的凸耳上，所述三轴转台包括Z轴转台、Y轴转台和X轴转台，其中，Z轴转台与上平台转动连接，构成第三转动副，Z轴转台与Y轴转台转动连接，构成第四转动副，Y轴转台与X轴转台转动连接，构成第五转动副，第三、第四和第五转动副轴线交于一点，所述上平台上安装一个角度传感器一，角度传感器一的顶部转轴与Z轴转台相连接，所述Z轴转台两侧各安装一个角度传感器二，两个角度传感器二与Y轴转台的两侧相连，所述Y轴转台另外两侧各安装一个角度传感器三，两个角度传感器三与X轴转台两端相连，所述X轴转台中心延伸出一圆柱并在圆柱顶部向外延展成一覆盖整个机构的包裹软膜，悬挂在固定平台之上，所述包裹软膜用于与外部的空间动态六维待测力相接触，将六维待测力传递到内部感知机构。