CN102589765B - 多维力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多维力传感器，包括弹性体；所述弹性体包括上台、下台和至少三个测力柱；所述测力柱的横截面呈矩形面；所述测力柱设置在所述上台和所述下台之间；所述测力柱的上端连接所述上台，下端连接所述下台；所述测力柱包括前壁面、后壁面、左壁面和右壁面；其中，前壁面和后壁面是两个相对的壁面，左壁面和右壁面是两个相对的壁面；所述多维力传感器还包括至少四个应变计，所述应变计贴在所述测力柱的壁面上，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。本发明提供的多维力传感器的结构简单，装配方便。

Description

多维力传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种多维力传感器。
背景技术
多维力传感器广泛应用于航空航天、汽车、机器人、自动化设备、医疗器械、体育器材等领域中，如风洞试验中的六分力天平、汽车道路试验中的六维车轮力传感器、汽车碰撞试验中的模拟人多维力传感器等等。
根据解耦方法的不同，多维力传感器可分为结构解耦型多维力传感器和算法解耦型多维力传感器两种。多维力传感器的设计关键在于弹性体的设计、应变计的贴片和组桥方法。结构解耦是指传感器的弹性体和贴片方法已经消除了轴间耦合，传感器的输出信号即为有用的工程力信号。算法解耦是指传感器的输出信号之间耦合较大，无法和工程力信号直接相对应，必须通过特定的算法对输出信号进行解耦才能获得有用的工程力信号。不管是结构解耦还是算法解耦，工业机器人领域均要求多维力传感器具有过载保护功能，以适应复杂工况的要求。
发明内容
本发明实施例提出一种多维力传感器，结构简单，装配方便。
本发明实施例提供的多维力传感器，包括弹性体；
所述弹性体包括上台、下台和至少三个测力柱；所述测力柱的横截面呈矩形面；所述测力柱设置在所述上台和所述下台之间；所述测力柱的上端连接所述上台，下端连接所述下台；
所述测力柱包括前壁面、后壁面、左壁面和右壁面；其中，前壁面和后壁面是两个相对的壁面，左壁面和右壁面是两个相对的壁面；
所述多维力传感器还包括至少四个应变计，所述应变计贴在所述测力柱的壁面上，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；其中，至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，且叠放在一起，分别沿纵向和横向贴放，用于同时测量测力柱的纵向应变和横向应变；至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，且叠放在一起，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于同时测量测力柱的正45°剪切应变和负45°剪切应变。
在一个优选的实施方式中，所述测力柱的其中一个壁面的中部贴有至少四个应变计，分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。
在又一个优选的实施方式中，所述上台的下端延伸出N个上凸台，所述下台的上端延伸出N个下凸台；所述N个上凸台和所述N个下凸台在结构上一一对应地相互耦合，且在相耦合的位置处留有间隙；当所述上台和下台产生相对位移而使得部分间隙消失后，所述上凸台和所述下凸台接触在一起，二者相互限位；N大于或等于3。
本发明实施例提供的多维力传感器，包括弹性体和多个应变计，应变计贴在弹性体的测力柱上，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。当多维力传感器受力时，测力柱产生应变，应变计将应变转换成电信号输出。本多维力传感器结构简单紧凑、装配方便，既可以实现结构解耦，也可以实现算法解耦，能够测量加载到传感器上的力或力矩信号的值。此外，多维力传感器上设有相互耦合的上凸台和下凸台，具有过载保护的作用，避免传感器受损坏，能够满足恶劣复杂的工况要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的无垫片的多维力传感器的立体结构示意图；
图2是本发明提供的有垫片的多维力传感器的立体结构示意图；
图3是本发明提供的多维力传感器的主视图；
图4是图3所示的多维力传感器的测力柱的局部放大图；
图5是本发明实施例一提供的多维力传感器的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图7是本发明实施例二提供的多维力传感器的结构示意图；
图8是本发明实施例三提供的多维力传感器的结构示意图；
图9是本发明实施例三提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图10是本发明实施例四提供的多维力传感器的结构示意图；
图11是本发明实施例四提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图12是本发明实施例五提供的多维力传感器的结构示意图；
图13是本发明实施例五提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图14是本发明实施例六提供的多维力传感器的结构示意图；
图15是本发明实施例六提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图16是本发明实施例七提供的多维力传感器的结构示意图；
图17是本发明实施例七提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
图18是本发明实施例八提供的多维力传感器的结构示意图；
图19是本发明实施例八提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的多维力传感器，包括弹性体；弹性体包括上台、下台和至少三个测力柱；所述测力柱的横截面呈矩形面；所述测力柱设置在上台和下台之间；所述测力柱的上端连接上台，下端连接下台；所述测力柱包括前壁面、后壁面、左壁面和右壁面；其中，前壁面和后壁面是两个相对的壁面，左壁面和右壁面是两个相对的壁面；所述多维力传感器还包括至少四个应变计，所述应变计贴在所述测力柱的壁面上，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；其中，至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，分别沿纵向和横向贴放，用于同时测量测力柱的纵向应变和横向应变；至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于同时测量测力柱的正45°剪切应变和负45°剪切应变。应变计的组桥方式采用全桥或半桥。
下面结合图1至图4，对多维力传感器的结构进行详细说明。
在一个优选的实施方式中，所述测力柱的其中一个壁面的中部贴有至少四个应变计，分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；
其中，“正45°方向”是指与横向成正45°的方向，“负45°方向”是指与横向成负45°的方向。
参见图1，是本发明提供的无垫片的多维力传感器的立体结构示意图。
如图1所示，多维力传感器的弹性体1包括上台2、下台3和至少三个测力柱4。上台2和下台3之间通过测力柱4连接，即测力柱4设置在上台2和下台3之间，测力柱4的上端连接上台2，测力柱4的下端连接下台3。
上台2的下端延伸出N个上凸台5，下台3的上端延伸出N个下凸台6；N个上凸台5和N个下凸台6在结构上一一对应地相互耦合，且在相耦合的位置处留有间隙7。当所述上台和下台产生相对位移而使得部分间隙消失后，所述上凸台和所述下凸台接触在一起，二者相互限位。其中，N大于或等于3。
在一个实施方式中，在上凸台5和下凸台6相耦合的位置处的间隙7中，不插置垫片。如图1所示，是无垫片的多维力传感器的立体结构示意图。
在另一个实施方式中，参见图2，是有垫片的多维力传感器的立体结构示意图。在上凸台5和下凸台6相耦合的位置处的间隙7中，插置有垫片10。
参见图3，是本发明提供的多维力传感器的主视图。
如图3所示，在测力柱4和上台2的连接处的上方，上台2设有槽8；在测力柱4和下台3的连接处的下方，下台3设有槽9。
参见图4，是图3所示的多维力传感器的测力柱的局部放大图。
测力柱4的壁面上（如图3所示I位置）贴有至少一个应变计。例如，如图4所示，测力柱4的壁面上贴有应变花11。其中，应变花是一种具有两个或两个以上敏感栅的电阻应变计。具体实施时，应变花11可由多个应变计Rn来代替。
本发明实施例提供的多维力传感器，在弹性体1上设置相互耦合的上凸台5和下凸台6，且上凸台5和下凸台6相耦合的位置处留有间隙7，作用如下：当多维力传感器受力或力矩时，弹性体1的上台2和下台3之间产生相对位移，上凸台5和下凸台6之间的部分间隙7变小。当加载力或力矩超过一定的值时，上凸台5和下凸台6之间的部分间隙7消失，两者接触在一起，能够实现过载保护的功能，保护测力柱4上的应变计不受损坏。
本发明实施例提供的多维力传感器，在上台2设有槽8，在下台3设有槽9，作用如下：在上台2和下台3开槽，用于减小弹性体的刚度。当加载力或力矩超过额定载荷时，槽8和槽9能够使得上台2和下台3之间的相对位移更大，确保在上凸台5和下凸台6接触在一起，测力柱4上的应变计不受损坏。
优选的，如图2所示，上台2和下台3为圆环形结构。至少三个测力柱4分布在上台2和下台3的外围，连接上台2和下台3。具体实施时，多个测力柱4可以是均匀分布，也可以非均匀分布。
优选的，测力柱4的横截面为矩形，测力柱包括前壁面、后壁面、左壁面和右壁面；其中，前壁面是面向弹性体外侧的一面，后壁面是面向弹性体中轴线的一面，左壁面和右壁面位于测力柱4的两侧。而且，前壁面和后壁面是两个相对的壁面，左壁面和右壁面是两个相对的壁面。
需要说明的是，本发明实施例仅以上台2和下台3为圆环形进行说明，上台2、下台3还可以采用其他结构，例如，上台2和下台3还可以是四方形、六方形、八方形等等。上台2和下台3的结构可以相同也可以不同，二者可平行也可不平行；上台2和下台3可以有孔也可以无孔。
多维力传感器的上凸台、下凸台、垫片、上台的槽和下台的槽为过载保护结构，形状任意。只要满足上凸台和下凸台在结构上相互耦合，在过载时上凸台和下凸台可以互相限位即可。如果在具体实施当中不需要过载保护功能，那么多维力传感器可以不设置过载保护结构。
本发明实施例提供的多维力传感器，结构简单紧凑、装配方便，既可以实现结构解耦，也可以实现算法解耦。此外，具有过载保护的作用，能够满足恶劣复杂的工况要求。下面结合图5～图19，对本发明实施例提供的多维力传感器的应变计的贴放方法及组桥方式进行详细说明。
参见图5，是本发明实施例一提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例一提供的多维力传感器，测力柱的其中一个壁面上贴有四个应变计；四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。
如图5所示，多维力传感器包括三个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b和测力柱4c。每个测力柱的前壁面上贴有四个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图5所示的应变计R11、应变计R13、应变计R14和应变计R12；
测力柱4b的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图5所示的有应变计R21、应变计R23、应变计R24和应变计R22；
测力柱4c的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图5所示的应变计R31、应变计R33、应变计R34和应变计R32。
具体实施时，测力柱的同一壁面上的分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的四个应变计，可以叠放在一起，也可以不叠放在一起。而且上述的四个应变计，可采用应变花代替。
参见图6，是本发明实施例一提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图；
本发明实施例一提供的多维力传感器，在应变计桥路设计中加入电阻Ra和Rb，且电阻Ra和电阻Rb在测力柱受力时阻值不变化。如图6所示，本实施例一所采用的应变计桥路连接方式，形成6个通道的信号输出，分别为信号CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6。具体如下：
R11、R13、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13的阻值变化分别为△R11、△R13，将应变转换成电信号，从而获得信号CH1。
R12、R14、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14的阻值变化分别为△R12、△R14，将应变转换成电信号，从而获得信号CH2。
R31、R33、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R31、R33的阻值变化分别为△R31、△R33，将应变转换成电信号，从而获得信号CH3。
R32、R34、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R32、R34的阻值变化分别为△R32、△R34，将应变转换成电信号，从而获得信号CH4。
R21、R23、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R21、R23的阻值变化分别为△R21、△R23，将应变转换成电信号，从而获得信号CH5。
R22、R24、Ra、Rb组成图6所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R22、R24的阻值变化分别为△R22、△R24，将应变转换成电信号，从而获得信号CH6。
得到多维力传感器的6个通道的输出CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6之后，通过矩阵运算进行解耦，能够获得加载到传感器上的力或力矩信号的值。本实施例通过如下矩阵运算进行解耦：[F]=[C][CH]；其中：
[F]矩阵包含力信号FX、FY、FZ，和力矩信号MX、MY、MZ；其中，力信号FX是指图5所示的X轴方向的力信号，信号FY是指图5所示的Y轴方向的力信号，信号FZ是指图5所示的Z轴方向（用右手定则确定）的力信号。信号MX是指图5所示的X轴方向的力矩信号，信号MY是指图5所示的Y轴方向的力矩信号，信号MZ是指图5所示的Z轴方向的力矩信号。
[C]矩阵为系数矩阵，来源于传感器标定。具体实施时，通过标定设备给多维力传感器施加特定的已知的力或力矩，记录传感器各个通道的输出信号，得到传感器输出信号和已知的力、力矩信号的关系，从而就能得到矩阵系数[C]；
[CH]矩阵为多维力传感器输出信号矩阵。
需要说明的是，对矩阵运算系数[C]以及[F]=[C][CH]的计算，可以通过微处理器实现，或者在传感器内部添加特定的电路来实现。
参见图7，是本发明实施例二提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例二提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上各贴有两个应变计；其中一个壁面的应变计分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外一个壁面上的两个应变计分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
如图7所示，多维力传感器包括三个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b和测力柱4c。每个测力柱上均贴有四个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上贴有应变计R11和应变计R13，R11和R13分别沿纵向和横向贴放；测力柱4a的后壁面上贴有应变计R12和应变计R14，R14和R12分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4b的前壁面上贴有应变计R21和应变计R23，R21和R23分别沿纵向和横向贴放；测力柱4b的后壁面上贴有应变计R22和应变计R24，R24和R22分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4c的前壁面上贴有应变计R31和应变计R33，R31和R33分别沿纵向和横向贴放；测力柱4c的后壁面上贴有应变计R32和应变计R34，R34和R32分别沿正45°方向和负45°方向贴放。
具体实施时，测力柱的同一壁面上的应变计可以叠放在一起，也可不叠放在一起。上述的贴放在测力柱的同一壁面上的两个应变计，可采用应变花代替。
本发明实施例二提供的多维力传感器的应变计的桥路连接及解耦原理，与上述实施例一相同，在此不再详细说明。
参见图8，是本发明实施例三提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例三提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；测力柱的另外两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
如图8所示，多维力传感器包括三个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b和测力柱4c。每个测力柱上均贴有八个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上贴有应变计R14和应变计R12，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4a的后壁面上贴有应变计R18和应变计R16，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4a的左壁面上贴有应变计R11和应变计R13，R11和R13分别沿纵向和横向贴放；测力柱4a的右壁面上贴有应变计R15和应变计R17，R15和R17分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4b的前壁面上贴有应变计R24和应变计R22，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4b的后壁面上贴有应变计R28和应变计R26，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4b的左壁面上贴有应变计R21和应变计R23，R21和R23分别沿纵向和横向贴放；测力柱4b的右壁面上贴有应变计R25和应变计R27，R25和R27分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4c的前壁面上贴有应变计R34和应变计R32，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4c的后壁面上贴有应变计R38和应变计R36，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；测力柱4c的左壁面上贴有应变计R31和应变计R33，R31和R33分别沿纵向和横向贴放；测力柱4c的右壁面上贴有应变计R35和应变计R37，R35和R37分别沿纵向和横向贴放。
具体实施时，测力柱的同一壁面上的分别沿正45°方向和负45°方向贴放的两个应变计，可以叠放在一起，也可不叠放在一起；测力柱的同一壁面上的分别沿纵向和横向贴放的两个应变计，可以叠放在一起，也可不叠放在一起。上述的贴放在测力柱的同一壁面上的两个应变计，可采用应变花代替。
参见图9，是本发明实施例三提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例三提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，形成6个通道的信号输出，分别为信号CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6。具体如下：
R11、R13、R15、R17组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13、R15、R17的阻值变化分别为△R11、△R13、△R15、△R17，将应变转换成电信号，从而获得信号CH1。
R12、R14、R16、R18组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14、R16、R18的阻值变化分别为△R12、△R14、△R16、△R18，将应变转换成电信号，从而获得信号CH2。
R31、R33、R35、R37组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R31、R33、R35、R37的阻值变化分别为△R31、△R33、△R35、△R37，将应变转换成电信号，从而获得信号CH3。
R32、R34、R36、R38组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R32、R34、R36、R38的阻值变化分别为△R32、△R34、△R36、△R38，将应变转换成电信号，从而获得信号CH4。
R21、R23、R25、R27组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R21、R23、R25、R27的阻值变化分别为△R21、△R23、△R25、△R27，将应变转换成电信号，从而获得信号CH5。
R22、R24、R26、R28组成图9所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R22、R24、R26、R28的阻值变化分别为△R22、△R24、△R26、△R28，将应变转换成电信号，从而获得信号CH6。
得到多维力传感器的6个通道的输出CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6之后，通过矩阵运算进行解耦，能够获得加载到传感器上的力或力矩信号的值。解耦原理与上述实施例一相同，在此不再详细说明。
参见图10，是本发明实施例四提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例四提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有四个应变计；四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。
如图10所示，多维力传感器包括四个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b、测力柱4c和测力柱4d。每个测力柱的前壁面和后壁面上，均贴有四个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R11、应变计R13、应变计R14和应变计R12；
测力柱4a的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R15、应变计R17、应变计R18和应变计R16；
测力柱4b的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R21、应变计R23、应变计R24和应变计R22；
测力柱4b的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R25、应变计R27、应变计R28和应变计R26；
测力柱4c的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R31、应变计R33、应变计R34和应变计R32；
测力柱4c的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R35、应变计R37、应变计R38和应变计R36；
测力柱4d的前壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R41、应变计R43、应变计R44和应变计R42；
测力柱4d的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图10所示的应变计R45、应变计R47、应变计R48和应变计R46。
具体实施时，测力柱的同一壁面上的分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的四个应变计，可以叠放在一起，也可以不叠放在一起。而且上述的四个应变计，可采用应变花代替。
参见图11，是本发明实施例四提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例四提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，能够形成3个力信号FX、FY、FZ，以及3个力矩信号MX、MY、MZ。具体如下：
R26、R28、R46、R48组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R26、R28、R46、R48的阻值变化分别为△R26、△R28、△R46、△R48，将应变转换成电信号，从而获得信号FX。其中，信号FX是指图10所示的X轴方向的力信号。
R16、R18、R36、R38组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R16、R18、R36、R38的阻值变化分别为△R16、△R18、△R36、△R38，将应变转换成电信号，从而获得信号FY。其中，信号FY是指图10所示的Y轴方向的力信号。
R15、R17、R25、R27、R35、R37、R45、R47组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R15、R17、R25、R27、R35、R37、R45、R47的阻值变化分别为△R15、△R17、△R25、△R27、R35、△R37、△R45、△R47，将应变转换成电信号，从而获得信号FZ。其中，信号FZ是指图10所示的Z轴方向（用右手定则确定）的力信号。
R21、R23、R41、R43组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R21、R23、R41、R43的阻值变化分别为△R21、△R23、△R41、△R43，将应变转换成电信号，从而获得信号MX。其中，信号MX是指图10所示的X轴方向的力矩信号。
R11、R13、R31、R33组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13、R31、R33的阻值变化分别为△R11、△R13、△R31、△R33，将应变转换成电信号，从而获得信号MY。其中，信号MY是指图10所示的Y轴方向的力矩信号。
R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44组成图11所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44的阻值变化分别为△R12、△R14、△R22、△R24、△R32、△R34、△R42、△R44，将应变转换成电信号，从而获得信号MZ。其中，信号MZ是指图10所示的Z轴方向的力矩信号。
需要说明的是，本实施例四中提供了FX、FY、FZ、MX、MY和MZ六轴信号的获得方法。具体实施时，可减少其中一个或多个信号的桥路应变计，从而获得少于六轴的信号输出。
参见图12，是本发明实施例五提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例五提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有五个应变计；其中的四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外的一个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变。
如图12所示，多维力传感器包括四个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b、测力柱4c和测力柱4d。每个测力柱的前壁面和后壁面上，均贴有五个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R11、应变计R13、应变计R14和应变计R12；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R19；
测力柱4a的后壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R15、应变计R17、应变计R18和应变计R16；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R10；
测力柱4b的前壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R21、应变计R23、应变计R24和应变计R22；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R29；
测力柱4b的后壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R25、应变计R27、应变计R28和应变计R26；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R20；
测力柱4c的前壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R31、应变计R33、应变计R34和应变计R32；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R39；
测力柱4c的后壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R35、应变计R37、应变计R38和应变计R36；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R30；
测力柱4d的前壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R41、应变计R43、应变计R44和应变计R42；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R49；
测力柱4d的后壁面上具有五个应变计，其中四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，如图12所示的应变计R45、应变计R47、应变计R48和应变计R46；另外的一个应变计沿纵向贴放，如图12所示的应变计R40。
具体实施时，测力柱的同一壁面上的分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的五个应变计，可以叠放在一起，也可以不叠放在一起。此外，放在测力柱的同一壁面上的多个应变计，可采用应变花代替。
参见图13，是本发明实施例五提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例五提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，能够形成3个力信号FX、FY、FZ，以及3个力矩信号输出MX、MY、MZ。具体如下：
R26、R28、R46、R48组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R26、R28、R46、R48的阻值变化分别为△R26、△R28、△R46、△R48，将应变转换成电信号，从而获得信号FX。
R16、R18、R36、R38组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R16、R18、R36、R38的阻值变化分别为△R16、△R18、△R36、△R38，将应变转换成电信号，从而获得信号FY。
R11、R13、R15、R17、R21、R23、R25、R27、R31、R33、R35、R37、R41、R43、R45、R47组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13、R15、R17、R21、R23、R25、R27、R31、R33、R35、R37、R41、R43、R45、R47的阻值变化分别为△R11、△R13、△R15、△R17、△R21、△R23、△R25、△R27、△R31、△R33、△R35、△R37、△R41、△R43、△R45、△R47，将应变转换成电信号，从而获得信号FZ。
R20、R29、R40、R49组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R20、R29、R40、R49的阻值变化分别为△R20、△R29、△R40、△R49，将应变转换成电信号，从而获得信号MX。
R10、R19、R30、R39组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R10、R19、R30、R39的阻值变化分别为△R10、△R19、△R30、△R39，将应变转换成电信号，从而获得信号MY。
R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44组成图13示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44的阻值变化分别为△R12、△R14、△R22、△R24、R32、△R34、△R42、△R44，将应变转换成电信号，从而获得信号MZ。
需要说明的是，本实施例五中提供了FX、FY、FZ、MX、MY和MZ六轴信号的获得方法。具体实施时，可减少其中一个或多个信号的桥路应变计，从而获得少于六轴的信号输出。
参见图14，是本发明实施例六提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例六提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有三个应变计；其中的两个应变计分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外的一个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变；
测力柱的另外两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
如图14所示，多维力传感器包括四个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b、测力柱4c和测力柱4d。每个测力柱的四个壁面上均贴有应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上贴有应变计R12、应变计R14和应变计R19；其中，R14和R12分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R19沿纵向贴放；
测力柱4a的后壁面上贴有应变计R16、应变计R18和应变计R10；其中，R18和R16分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R10沿纵向贴放；
测力柱4a的左壁面上贴有应变计R11和应变计R13，R11和R13分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4a的右壁面上贴有应变计R15和应变计R17，R15和R17分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4b的前壁面上贴有应变计R22、应变计R24和应变计R29；其中，R24和R22分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R29沿纵向贴放；
测力柱4b的后壁面上贴有应变计R26、应变计R28和应变计R20；其中，R28和R26分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R20沿纵向贴放；
测力柱4b的左壁面上贴有应变计R21和应变计R23，R21和R23分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4b的右壁面上贴有应变计R25和应变计R27，R25和R27分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4c的前壁面上贴有应变计R32、应变计R34和应变计R39；其中，R34和R32分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R39沿纵向贴放；
测力柱4c的后壁面上贴有应变计R36、应变计R38和应变计R30；其中，R38和R36分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R30沿纵向贴放；
测力柱4c的左壁面上贴有应变计R31和应变计R33，R31和R33分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4c的右壁面上贴有应变计R35和应变计R37，R35和R37分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4d的前壁面上贴有应变计R42、应变计R44和应变计R49；其中，R44和R42分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R49沿纵向贴放；
测力柱4d的后壁面上贴有应变计R46、应变计R48和应变计R40；其中，R48和R46分别沿正45°方向和负45°方向贴放；R40沿纵向贴放；
测力柱4d的左壁面上贴有应变计R41和应变计R43，R41和R43分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4d的右壁面上贴有应变计R45和应变计R47，R45和R47分别沿纵向和横向贴放。
具体实施时，测力柱的同一壁面上贴放的应变计，可以叠放在一起，也可不叠放在一起；上述的贴放在测力柱的同一壁面上的两个或三个应变计，可采用应变花代替。
参见图15，是本发明实施例六提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例六提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，能够形成3个力信号FX、FY、FZ，以及3个力矩信号输出MX、MY、MZ。具体如下：
R26、R28、R46、R48组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R26、R28、R46、R48的阻值变化分别为△R26、△R28、△R46、△R48，将应变转换成电信号，从而获得信号FX。
R16、R18、R36、R38组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R16、R18、R36、R38的阻值变化分别为△R16、△R18、△R36、△R38，将应变转换成电信号，从而获得信号FY。
R11、R13、R15、R17、R21、R23、R25、R27、R31、R33、R35、R37、R41、R43、R45、R47组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13、R15、R17、R21、R23、R25、R27、R31、R33、R35、R37、R41、R43、R45、R47的阻值变化分别为△R11、△R13、△R15、△R17、△R21、△R23、△R25、△R27、△R31、△R33、△R35、△R37、△R41、△R43、△R45、△R47，将应变转换成电信号，从而获得信号FZ。
R20、R29、R40、R49组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R20、R29、R40、R49的阻值变化分别为△R20、△R29、△R40、△R49，将应变转换成电信号，从而获得信号MX。
R10、R19、R30、R39组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R10、R19、R30、R39的阻值变化分别为△R10、△R19、△R30、△R39，将应变转换成电信号，从而获得信号MY。
R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44组成图15所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44的阻值变化分别为△R12、△R14、△R22、△R24、R32、△R34、△R42、△R44，将应变转换成电信号，从而获得信号MZ。
需要说明的是，本实施例六中提供了FX、FY、FZ、MX、MY和MZ六轴信号的获得方法。具体实施时，可减少其中一个或多个信号的桥路应变计，从而获得少于六轴的信号输出。
参见图16，是本发明实施例七提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例七提供的多维力传感器，测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有四个应变计；其中的两个应变计沿纵向贴在所述测力柱的上部位置和下部位置，用于测量所述测力柱的上部位置和下部位置的纵向应变；另外的两个应变计贴在所述测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放，用于测量所述测力柱的中部位置的纵向应变和横向应变；
在所述测力柱的另外两个相对的壁面中，其中一个壁面上贴有五个应变计；其中的三个应变计均沿纵向贴放，呈上、中、下排列，用于测量所述测力柱的上部位置、中部位置和下部位置的纵向应变；另外的两个应变计贴在所述测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量所述中部位置的正45°剪切应变和负45°剪切应变；所述测力柱的另外一个壁面上沿纵向贴有三个应变计，呈上、中、下排列，用于测量所述测力柱的上部位置、中部位置和下部位置的纵向应变。
如图16所示，多维力传感器包括四个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b、测力柱4c和测力柱4d。每个测力柱的四个壁面上均贴有应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上贴有应变计R101、应变计R102、应变计R103、应变计R104和应变计R105；其中，R101、R102和R105沿纵向贴放，呈上、中、下排列；R104和R103贴在测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4a的后壁面上贴有应变计R110、应变计R107和应变计R106，三个应变计呈上、中、下排列；
测力柱4a的左壁面上贴有应变计R111、应变计R112、应变计R113和应变计R114；其中，R114和R111沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R112和R113贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4a的右壁面上贴有应变计R115、应变计R116、应变计R117和应变计R118；其中，R118和R115沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R116和R117贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4b的前壁面上贴有应变计R201、应变计R202、应变计R203、应变计R204和应变计R205；其中，R205、R202和R201沿纵向贴放，呈上、中、下排列；R204和R203贴在测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4b的后壁面上贴有应变计R210、应变计R207和应变计R206，三个应变计呈上、中、下排列；
测力柱4b的左壁面上贴有应变计R211、应变计R212、应变计R213和应变计R214；其中，R214和R211沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R212和R213贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4b的右壁面上贴有应变计R215、应变计R216、应变计R217和应变计R218；其中，R218和R215沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R216和R217贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4c的前壁面上贴有应变计R301、应变计R302、应变计R303、应变计R304和应变计R305；其中，R305、R302和R301沿纵向贴放，呈上、中、下排列；R304和R303贴在测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4c的后壁面上贴有应变计R310、应变计R307和应变计R306，三个应变计呈上、中、下排列；
测力柱4c的左壁面上贴有应变计R311、应变计R312、应变计R313和应变计R314；其中，R314和R311沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R312和R313贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4c的右壁面上贴有应变计R315、应变计R316、应变计R317和应变计R318；其中，R318和R315沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R316和R317贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4d的前壁面上贴有应变计R401、应变计R402、应变计R403、应变计R404和应变计R405；其中，R405、R402和R401沿纵向贴放，呈上、中、下排列；R404和R403贴在测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放；
测力柱4d的后壁面上贴有应变计R410、应变计R407和应变计R406，三个应变计呈上、中、下排列；
测力柱4d的左壁面上贴有应变计R411、应变计R412、应变计R413和应变计R414；其中，R414和R411沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R412和R413贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放；
测力柱4d的右壁面上贴有应变计R415、应变计R416、应变计R417和应变计R418；其中，R418和R415沿纵向贴在测力柱的上部位置和下部位置；R416和R417贴在测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放。
具体实施时，测力柱的同一壁面上分别沿正45°方向和负45°方向贴放的两个，可以叠放在一起，也可不叠放在一起；测力柱的同一壁面上的分别沿纵向和横向贴放的两个应变计，可以叠放在一起，也可不叠放在一起。上述的贴放在测力柱的同一壁面上的多个应变计，可采用应变花代替。
参见图17，是本发明实施例七提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例七提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，能够形成3个力信号FX、FY、FZ，以及3个力矩信号输出MX、MY、MZ。具体如下：
R105、R106、R214、R215、R301、R310、R411、R418、R101、R110、R211、R218、R305、R306、R414、R415组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R105、R106、R214、R215、R301、R310、R411、R418、R101、R110、R211、R218、R305、R306、R414、R415的阻值变化分别为△R105、△R106、△R214、△R215、△R301、△R310、△R411、△R418、△R101、△R110、△R211、△R218、△R305、△R306、△R414、△R415，将应变转换成电信号，从而获得信号FX。
R114、R115、R201、R210、R311、R318、R405、R406、R111、R118、R205、R206、R314、R315、R410、R401组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R114、R115、R201、R210、R311、R318、R405、R406、R111、R118、R205、R206、R314、R315、R410、R401的阻值变化分别为△R114、△R115、△R201、△R210、△R311、△R318、△R405、△R406、△R111、△R118、△R205、△R206、△R314、△R315、△R410、△R401，将应变转换成电信号，从而获得信号FY。
R113、R117、R213、R217、R313、R317、R413、R417、R112、R116、R212、R216、R312、R316、R412、R416组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R113、R117、R213、R217、R313、R317、R413、R417、R112、R116、R212、R216、R312、R316、R412、R416的阻值变化分别为△R113、△R117、△R213、△R217、△R313、△R317、△R413、△R417、△R112、△R116、△R212、△R216、△R312、△R316、△R412、△R416，将应变转换成电信号，从而获得信号FZ。
R202、R207、R402、R407组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R202、R207、R402、R407的阻值变化分别为△R202、△R207、△R402、△R407，将应变转换成电信号，从而获得信号MX。
R102、R107、R302、R307组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R102、R107、R302、R307的阻值变化分别为△R102、△R107、△R302、△R307，将应变转换成电信号，从而获得信号MY。
R103、R104、R203、R204、R303、R304、R403、R404组成图17所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R103、R104、R203、R204、R303、R304、R403、R404的阻值变化分别为△R103、△R104、△R203、△R204、△R303、△R304、△R403、△R404，将应变转换成电信号，从而获得信号MZ。
需要说明的是，本实施例七中提供了FX、FY、FZ、MX、MY和MZ六轴信号的获得方法。具体实施时，可减少其中一个或多个信号的桥路应变计，从而获得少于六轴的信号输出。
参见图18，是本发明实施例八提供的多维力传感器的结构示意图。
本发明实施例八提供的多维力传感器，在测力柱的两个相对的壁面中，其中一个壁面上贴有四个应变计，所述四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；
另一个壁面上贴有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变。
如图18所示，多维力传感器包括四个测力柱，分别为测力柱4a、测力柱4b、测力柱4c和测力柱4d。每个测力柱的前壁面和后壁面上，均贴有四个应变计，具体如下：
测力柱4a的前壁面上具有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，如图18所示的应变计R11和应变计R13；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，如图18所示的应变计R14和应变计R12；
测力柱4a的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图18所示的应变计R15、应变计R17、应变计R18和应变计R16；
测力柱4b的前壁面上具有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，如图18所示的应变计R21和应变计R23；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，如图18所示的应变计R24和应变计R22；
测力柱4b的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图18所示的应变计R25、应变计R27、应变计R28和应变计R26；
测力柱4c的前壁面上具有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，如图18所示的应变计R31和应变计R33；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，如图18所示的应变计R34和应变计R32；
测力柱4c的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图18所示的应变计R35、应变计R37、应变计R38和应变计R36；
测力柱4d的前壁面上具有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，如图18所示的应变计R41和应变计R43；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，如图18所示的应变计R44和应变计R42；
测力柱4d的后壁面上具有四个分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放的应变计，如图18所示的应变计R45、应变计R47、应变计R48和应变计R46。
具体实施时，测力柱的同一壁面上贴放的四个应变计，可以叠放在一起，也可不叠放在一起。上述的贴放在测力柱的同一壁面上的多个应变计，可采用应变花代替。
参见图19，是本发明实施例八提供的多维力传感器的应变计的桥路连接示意图。
本发明实施例八提供的多维力传感器所采用的应变计桥路连接方式，能够形成3个力信号FX、FY、FZ，以及3个力矩信号输出MX、MY、MZ。具体如下：
R26、R28、R46、R48组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R26、R28、R46、R48的阻值变化分别为△R26、△R28、△R46、△R48，将应变转换成电信号，从而获得信号FX。
R16、R18、R36、R38组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R16、R18、R36、R38的阻值变化分别为△R16、△R18、△R36、△R38，将应变转换成电信号，从而获得信号FY。
R15、R17、R25、R27、R35、R37、R45、R47组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R15、R17、R25、R27、R35、R37、R45、R47的阻值变化分别为△R15、△R17、△R25、△R27、R35、△R37、△R45、△R47，将应变转换成电信号，从而获得信号FZ。
R21、R23、R41、R43组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R21、R23、R41、R43的阻值变化分别为△R21、△R23、△R41、△R43，将应变转换成电信号，从而获得信号MX。
R11、R13、R31、R33组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R11、R13、R31、R33的阻值变化分别为△R11、△R13、△R31、△R33，将应变转换成电信号，从而获得信号MY。
R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44组成图19所示的桥路，当弹性体受力产生应变时，R12、R14、R22、R24、R32、R34、R42、R44的阻值变化分别为△R12、△R14、△R22、△R24、△R32、△R34、△R42、△R44，将应变转换成电信号，从而获得信号MZ。
需要说明的是，本实施例八中提供了FX、FY、FZ、MX、MY和MZ六轴信号的获得方法。具体实施时，可减少其中一个或多个信号的桥路应变计，从而获得少于六轴的信号输出。
本发明实施例提供的多维力传感器，具体如下有益效果：
（1）、本发明实施例提供的多维力传感器包括弹性体和应变计，应变计贴在弹性体的测力柱上。当多维力传感器受力时，测力柱产生应变，应变计将应变转换成电信号输出。本多维力传感器结构简单紧凑、装配方便，既可以实现结构解耦，也可以实现算法解耦，能够测量加载到传感器上的力或力矩信号的值。
（2）、本发明实施例提供的多维力传感器，设有相互耦合的上凸台和下凸台，具有过载保护的作用，避免传感器受损坏，能够满足恶劣复杂的工况要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种多维力传感器，其特征在于，包括弹性体；
所述弹性体包括上台、下台和至少三个测力柱；所述测力柱的横截面呈矩形面；所述测力柱设置在所述上台和所述下台之间；所述测力柱的上端连接所述上台，下端连接所述下台；
所述测力柱包括前壁面、后壁面、左壁面和右壁面；其中，前壁面和后壁面是两个相对的壁面，左壁面和右壁面是两个相对的壁面；
所述多维力传感器还包括至少四个应变计，所述应变计贴在所述测力柱的壁面上，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；其中，至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，且叠放在一起，分别沿纵向和横向贴放，用于同时测量测力柱的纵向应变和横向应变；至少两个应变计贴放在测力柱的同一壁面的中部，且叠放在一起，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于同时测量测力柱的正45°剪切应变和负45°剪切应变。
2.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中一个壁面的中部贴有至少四个应变计，分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，用于同时测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。
3.如权利要求2所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有四个应变计；四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变。
4.如权利要求2所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有五个应变计；其中的四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外的一个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变。
5.如权利要求2所述的多维力传感器，其特征在于，在所述测力柱的两个相对的壁面中，其中一个壁面上贴有四个应变计，所述四个应变计分别沿纵向、横向、正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量纵向应变、横向应变、正45°剪切应变和负45°剪切应变；
另一个壁面上贴有四个应变计，其中两个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变；另外两个应变计分别沿正45°方向、负45°方向贴放，分别用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变。
6.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有三个应变计；其中的两个应变计分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外的一个应变计沿纵向贴放，用于测量纵向应变；
所述测力柱的另外两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
7.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有四个应变计；其中的两个应变计沿纵向贴在所述测力柱的上部位置和下部位置，用于测量所述测力柱的上部位置和下部位置的纵向应变；另外的两个应变计贴在所述测力柱的中部位置，分别沿纵向和横向贴放，用于测量所述测力柱的中部位置的纵向应变和横向应变；
在所述测力柱的另外两个相对的壁面中，其中一个壁面上贴有五个应变计；其中的三个应变计均沿纵向贴放，呈上、中、下排列，用于测量所述测力柱的上部位置、中部位置和下部位置的纵向应变；另外的两个应变计贴在所述测力柱的中部位置，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量所述中部位置的正45°剪切应变和负45°剪切应变；所述测力柱的另外一个壁面上沿纵向贴有三个应变计，呈上、中、下排列，用于测量所述测力柱的上部位置、中部位置和下部位置的纵向应变。
8.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的其中两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；
所述测力柱的另外两个相对的壁面上均贴有两个应变计，分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
9.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述测力柱的一个壁面上贴有两个应变计，分别沿正45°方向和负45°方向贴放，用于测量正45°剪切应变和负45°剪切应变；另外一个与之相对的壁面上贴有两个应变计，分别沿纵向和横向贴放，用于测量纵向应变和横向应变。
10.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，所述上台的下端延伸出N个上凸台，所述下台的上端延伸出N个下凸台；所述N个上凸台和所述N个下凸台在结构上一一对应地相互耦合，且在相耦合的位置处留有间隙；当所述上台和下台产生相对位移而使得部分间隙消失后，所述上凸台和所述下凸台接触在一起，二者相互限位；N大于或等于3。
11.如权利要求10所述的多维力传感器，其特征在于，在所述上凸台和所述下凸台相耦合的位置处的间隙中，插置有垫片。
12.如权利要求1所述的多维力传感器，其特征在于，在所述测力柱和所述上台的连接处的上方，所述上台设有槽；
在所述测力柱和所述下台的连接处的下方，所述下台设有槽。
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