[发明专利]一种六维力传感器

摘要

本发明公开了一种六维力传感器，包含上平台、下平台、柱体、第一至第四垂直梁、以及第一至第十六应变片。本发明首先提出一种弹性体结构，然后，在弹性体上对力/力矩敏感的区域粘贴应变片。应变片会将弹性体在外力作用下的应变转换为应变片敏感栅的形变，由于金属合金的电阻特性，金属丝的伸长或缩短会导致电阻的变化，敏感栅的形变将进一步导致应变片电阻发生变化。进行力测量时，首先通过惠斯通全桥电路将应变片的电阻变化转换为电压输出，然后根据六维力传感器的输入（力F）输出（全桥电路电压输出）关系计算出六维力传感器的受力。本发明需要贴装的应变片更少，灵敏性好，且安装方便。

主权项

1.一种六维力传感器，其特征在于，包含上平台、下平台、柱体、第一至第四垂直梁、以及第一至第十六应变片；所述柱体为上下开口的空心矩形柱，包含依次相连的第一至第四侧面，所述第一侧面、第三侧面上均设有开口朝下的U形缺口；所述第二侧面、第四侧面上均设有开口朝上的U形缺口；所述第一至第四侧面上的U形缺口均包含一个底边和两个和底边垂直的竖边，且第一至第四侧面上的U形缺口均关于其所在柱体侧面的垂直中轴线对称；所述第一至第四垂直梁分别设置在所述第一至第四侧面的U形缺口中，其中，第一垂直梁一端和所述下平台垂直固连，另一端和所述第一侧面U形缺口底边的中点垂直固连；第二垂直梁一端和所述上平台垂直固连，另一端和所述第二侧面U形缺口底边的中点垂直固连；第三垂直梁一端和所述下平台垂直固连，另一端和所述第三侧面U形缺口底边的中点垂直固连；第四垂直梁一端和所述上平台垂直固连，另一端和所述第四侧面U形缺口底边的中点垂直固连；所述第一至第四垂直梁分别将所述第一至第四侧面U形缺口的底边等分为两条水平梁，且第一至第四垂直梁所在平面分别垂直于其所在柱体侧面；所述第一、第四应变片分别设置在所述第一侧面上靠近、远离第四侧面的水平梁的下端面中点处；所述第二，第三应变片分别设置在所述第一垂直梁靠近、远离第四侧面的端面上，且均位于其所在端面上部1/3处；所述第五、第六应变片分别设置在所述第二垂直梁靠近、远离第一侧面的端面上，且均位于其所在端面下部1/3处；所述第七、第八应变片分别设置在所述第二侧面靠近、远离第一侧面的水平梁的上端面中点处；所述第九、第十应变片分别设置在所述第三侧面靠近、远离第二侧面的水平梁的下端面中点处；所述第十一、第十二应变片分别设置在第三垂直梁靠近、远离第二侧面的端面上，且均位于其所在端面上部的1/3处；所述第十三、第十四应变片分别设置在所述第四垂直梁靠近、远离第三侧面的端面上，且均位于其所在端面下部1/3处；所述第十五、第十六应变片设置在所述第四侧面上靠近、远离第三侧面的水平梁的上端面中点处。