本發(fā)明涉及一種新型四維力傳感器彈性體。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)越來(lái)越多的被應(yīng)用于各種場(chǎng)合，如搬運(yùn)、焊接、裝配等。機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)核心問(wèn)題是智能化，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，四自由度機(jī)器人就能完成任務(wù)，四維力傳感器可配合四自由度機(jī)器人感知受力信息，是作為機(jī)器人智能化特征的一個(gè)關(guān)鍵部件。四維力傳感器的核心部件為彈性體，彈性體的結(jié)構(gòu)直接決定著傳感器的靈敏度、剛度、線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性、固有頻率等性能，是傳感器性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。

目前，四維力傳感器彈性體多為十字梁形式，立柱形式。但是都存在著靈敏度低、維間耦合大等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有四維力傳感器彈性體存在靈敏度低、維間耦合度大的問(wèn)題，提出一種四維力傳感器彈性體。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種新型四維力傳感器彈性體包括外環(huán)、四個(gè)內(nèi)梁、立柱、底座，四個(gè)內(nèi)梁一端均布在外環(huán)的內(nèi)壁，另一端均布在立柱上部四個(gè)側(cè)面，立柱下端面固定在底座中間。立柱上端面與內(nèi)梁頂面齊高，外環(huán)頂面高于立柱和內(nèi)梁的頂面。外環(huán)、四個(gè)內(nèi)梁、立柱與底座制成一體。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明采用了內(nèi)梁和立柱結(jié)構(gòu)，外環(huán)為受力面，當(dāng)作用力矩Mz和力Fz時(shí)，立柱的剛度遠(yuǎn)大于內(nèi)梁， Mz和Fz大小通過(guò)內(nèi)梁應(yīng)變測(cè)量，由于Mz和Fz應(yīng)變方向垂直，可利用內(nèi)梁不同側(cè)面進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。當(dāng)作用有力Fx和力Fy時(shí)，內(nèi)梁的剛度遠(yuǎn)大于立柱，F(xiàn)x和Fy大小通過(guò)立柱應(yīng)變量測(cè)量，由于Fx和Fy應(yīng)變方向垂直，可利用立柱不同側(cè)面進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。這種結(jié)構(gòu)綜合了橫梁結(jié)構(gòu)和立柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提高了剛度，降低了維間耦合。

2.本發(fā)明受力結(jié)構(gòu)屬于梁式剪切式和輪輻剪切式，與傳統(tǒng)立柱式彈性體比較，本結(jié)構(gòu)提高了靈敏度和精度。

3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用了對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，避免了力互相間的干擾，減小重復(fù)誤差，提高了精度。

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2為圖1的剖視圖。

下面以一種新型四維力傳感器彈性體的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式如附圖1和附圖2所示，所述四維力傳感器彈性體包括外環(huán)1、四個(gè)內(nèi)梁2、立柱3、底座4，四個(gè)內(nèi)梁2一端均布在外環(huán)1的內(nèi)壁，另一端均布在立柱3上部四個(gè)側(cè)面，立柱3下端面固定在底座中間。立柱3上端面與內(nèi)梁2頂面齊高，外環(huán)1頂面高于立柱3和內(nèi)梁2的頂面。

具體的工作原理：

1. 以測(cè)量力Fz為例：Fz施加于外環(huán)1的上端面，立柱的剛度遠(yuǎn)大于內(nèi)梁。因此內(nèi)梁作為懸臂梁，與立柱的連接端為固定端。在內(nèi)梁垂直于Fz兩側(cè)面形成應(yīng)變敏感區(qū)域，因此組成應(yīng)變電橋，進(jìn)而可測(cè)出Fz。

2. 以測(cè)量力矩Mz為例：Mz施加于外環(huán)1的上端面，立柱的剛度遠(yuǎn)大于內(nèi)梁。因此內(nèi)梁作為輪輻剪切梁，與立柱的連接端為固定端。在內(nèi)梁垂直于Mz兩側(cè)面形成應(yīng)變敏感區(qū)域，因此組成應(yīng)變電橋，進(jìn)而可測(cè)出Mz。

3. 以測(cè)量力矩Fx為例：Fx施加于外環(huán)1的上端面，內(nèi)梁的剛度遠(yuǎn)大于立柱。因此立柱作為懸臂梁，立柱與底座的連接端為固定端，內(nèi)梁整體可作為剛性梁。在立柱垂直于Fx兩側(cè)面形成應(yīng)變敏感區(qū)域，因此組成應(yīng)變電橋，進(jìn)而可測(cè)出Fx。

4. 以測(cè)量力矩Fy為例：Fy施加于外環(huán)1的上端面，內(nèi)梁的剛度遠(yuǎn)大于立柱。因此立柱作為懸臂梁，立柱與底座的連接端為固定端，內(nèi)梁整體可作為剛性梁。在立柱垂直于Fy兩側(cè)面形成應(yīng)變敏感區(qū)域，因此組成應(yīng)變電橋，進(jìn)而可測(cè)出Fy。