專利名稱：集成式五維微力/力矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的集成式五維微力/力矩傳感器，主要應(yīng)用于五維微力/力矩的檢測。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外三維到六維力傳感器研究主要應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)上，按測力原理可分為電阻應(yīng)變式、電容式、壓電式和光電式，按彈性體機(jī)構(gòu)可以分為直接輸出型和間接輸出型，但設(shè)計(jì)原理及加工工藝都比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上不緊湊，很難應(yīng)用于微小的機(jī)器人三維力或五維力的檢測。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種集成式五維微力/力矩傳感器。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型集成式五維微力/力矩傳感器，包括主體和應(yīng)變片，其特征在于傳感器的主體為兩個(gè)對應(yīng)設(shè)置的L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置，兩個(gè)L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置的夾持臂分別設(shè)置應(yīng)變梁A、應(yīng)變梁B和應(yīng)變梁C，應(yīng)變梁A兩側(cè)沿Z軸對應(yīng)設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁B沿Y軸對稱設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁C沿X軸同向設(shè)置應(yīng)變片，所述X、Y和Z軸用于表示所述集成式五維微力/力矩傳感器所處的空間位置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的可以實(shí)現(xiàn)微小機(jī)器人手部夾持力的測量。2、本實(shí)用新型的多維力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、工作原理清晰、加工方便、經(jīng)濟(jì)可行。3、本實(shí)用新型的三維力傳感器體積小、重量輕、解耦性強(qiáng)，滿足微小機(jī)器人夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，為微小機(jī)器人自主力反饋控制提供必要的設(shè)備保障。4、本實(shí)用新型傳感器可以實(shí)現(xiàn)三維力到二維力矩感知的微小機(jī)器人力檢測及夾持器一體的小型設(shè)計(jì)。

圖1 本實(shí)用新型測試結(jié)構(gòu)圖。圖2 本實(shí)用新型另一種測試結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
圖1是夾持器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)夾持物體后，空間任何方向的力都可以分解成圖1所示的三個(gè)力分量，應(yīng)變梁A兩側(cè)的貼片位置各粘貼一片應(yīng)變片，也就是測量應(yīng)變梁的內(nèi)方向的夾持力，其應(yīng)變片排號為Rl，R2，R3，R4，其組成一全橋電路來測量物體受到的夾持力的大小 ’應(yīng)變梁B兩側(cè)上下各粘貼一片應(yīng)變片，其應(yīng)變片排號為R5，R6，R7，R8，同樣可以組成一
3個(gè)全橋，當(dāng)受Fy方向的力時(shí)，梁B受到扭矩和彎矩的作用，A處僅受到扭矩作用，但是其應(yīng)變片時(shí)在中間，應(yīng)變可以忽略不計(jì)，但是在B段則受到彎矩和扭矩的作用，現(xiàn)在通過測量扭矩就可以測出Fy的值；應(yīng)變梁C兩側(cè)的貼片位置各粘貼一片應(yīng)變片，其應(yīng)變片排號為R9， R10，R11，R12，分別測量應(yīng)變梁的h方向的夾持力；從圖2中可以看出還可以測量Tz和Tx， 這樣就變成五維力傳感器。本實(shí)用新型的工作原理為當(dāng)在夾持器口受到三維力，在三維力的作用下在帖有應(yīng)變片部位發(fā)生變形，導(dǎo)致應(yīng)變片長度發(fā)生變化，最終引起每個(gè)應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，通過不同的應(yīng)變片組成的電橋電路可以測出檢測長方體結(jié)構(gòu)受力變形下各個(gè)電橋的輸出電壓，通過輸出電壓的電壓值及采集的相關(guān)解耦算法可以得到三維力的大小和方向。必須指出，上述實(shí)施實(shí)例只是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)三維或五維傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種實(shí)現(xiàn)方式，不能據(jù)此限度本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，其他等同的結(jié)構(gòu)任屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種集成式五維微力/力矩傳感器，包括主體和應(yīng)變片，其特征在于傳感器的主體為兩個(gè)對應(yīng)設(shè)置的L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置，兩個(gè)L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置的夾持臂分別設(shè)置一對應(yīng)變梁A、應(yīng)變梁B和應(yīng)變梁C，應(yīng)變梁A兩側(cè)沿Z軸對應(yīng)設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁B沿Y軸對稱設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁C沿X軸同向設(shè)置應(yīng)變片，所述X、Y和Z軸用于表示所述集成式五維微力/力矩傳感器所處的空間位置。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種集成式五維微力/力矩傳感器，包括主體和應(yīng)變片，傳感器的主體為兩個(gè)對應(yīng)設(shè)置的L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置，兩個(gè)L型結(jié)構(gòu)的夾持裝置的夾持臂分別設(shè)置一對應(yīng)變梁A、應(yīng)變梁B和應(yīng)變梁C，應(yīng)變梁A兩側(cè)沿Z軸對應(yīng)設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁B沿Y軸對稱設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變梁C沿X軸同向設(shè)置應(yīng)變片，所述X、Y和Z軸用于表示所述集成式五維微力/力矩傳感器所處的空間位置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)具有重量輕、解耦性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，可用于微裝配或微操作領(lǐng)域的機(jī)器人的執(zhí)行器的受力檢測，也可以作為機(jī)器人組成部分。
文檔編號G01L1/22GK201993189SQ201020551669
公開日2011年9月28日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者徐永軍, 游有鵬, 蔡華, 虞啟凱, 韓江義 申請人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院