CN106393178A - 一种二维夹持力传感器 - Google Patents
一种二维夹持力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106393178A CN106393178A CN201610832062.8A CN201610832062A CN106393178A CN 106393178 A CN106393178 A CN 106393178A CN 201610832062 A CN201610832062 A CN 201610832062A CN 106393178 A CN106393178 A CN 106393178A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- hole
- sensor
- auris dextra
- foil gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二维夹持力传感器,旨在检测夹持器与物体之间的触觉与滑觉。传感器包括前后两个延伸八角环,前环有一个左耳环和一个右耳环,后环也有一个左耳环和右耳环,耳环形状大小与前环相同;前环与后环的左右耳环之间各有一通槽;传感器左右对称,两边各有一个通孔,两孔轴线平行,两孔间有一个凸型通槽;后环的左上平面和右上平面分别设有一个第一应变片,左下平面和右下平面分别设有一个第二应变片,前环的左平面和右平面分别设有一个第三应变片,左通孔与右通孔内壁分别设有一个第四应变片。该结构二维夹持力传感器结构简单,体积小,不仅可以测正压力和切向力,还可以测滑觉。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器,具体来说,涉及一种二维夹持力传感器。
背景技术
抓取柔软或酥脆物体,是对灵巧机械手抓取性能的一个挑战。为了能让机械手像人手一样根据手的触觉信息,适当的调整抓取力,实现无滑动的稳定抓取过程,就需要能实时掌握抓取时的触觉信息和滑觉信息。能同时感知滑觉和触觉信息,采用的传感器结构简单,抗干扰力强,而且低成本是亟待解决的问题。
目前夹持器大多通过电机电流间接计算夹持力;也有在夹持器与物体间运用PVDF或力敏橡胶等材料制作的滑觉传感器;在夹持器与物体接触点安装压力传感器直接检测夹持器与物体接触压力。也有采用滑觉传感器加压力传感器结合的方法对物体进行滑动预测。最佳的抓取是既要感知触觉又要感知滑觉。前人采用多传感器结合方法,多传感器结构复杂,抗干扰能力弱,制造成本高。
因此,一款既能检测滑觉又能检测触觉的高灵敏度传感器非常有必要运用在机械手末端。
发明内容
技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种二维夹持力传感器,结构简单,制作简单,低成本,既能检测夹持力和切向力,又能检测滑觉。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明的技术方案是这样的:
一种二维夹持力传感器,其特征在于,包括前环1111和后环2222;前环1111有一个左耳环111和一个右耳环222,在左耳环111的第一侧面1和右耳环222的第二侧面2分别贴有一个第一应变片11;后环2222也有一个左耳环333和一个右耳环444,在左耳环333的第三侧面3和右耳环444的第四侧面4分别贴有一个第三应变片33,在左耳环333的第五侧面5和右耳环444的第六侧面6分别贴有一个第四应变片44。
前环1111的左耳环111和后环2222的左耳环333之间有一个第一通槽101,在前环1111的右耳环222和后环2222的右耳环444之间也有一个相同的第二通槽102;传感器左右对称,左边有一个第一通孔201,右边有一个第二通孔202,第一通孔201和第二通孔202)之间有一个凸槽301,第一通孔201的左内壁和第二通孔202的右内壁分别贴有第二应变片22。
有益效果:本发明根据八角环受力变形的特点,采用两个相互平行的延伸八角环结构实现了夹持力和切向力以及滑觉的测量。前环与后环之间有一通槽,减小了八角环工作宽度,增加了传感器的灵敏度。传感器中间的凸槽,对传感器有过载保护的作用。传感器结构简单,制作工艺简单,加工基本是开孔开槽,体积小,适合安装在机械手夹持器末端,适合大范围推广。本发明采用两个全桥惠斯通电桥采集信号,增加了传感器的灵敏度,为滑觉信号采集提供了好的条件。八角环本身具有结构解耦的特点,减小了两向力之间的影响和耦合性。本发明前环检测夹持力,后环检测切向力和滑觉,传感器具有模块化的特点,其测量电路可独立调试,简化了工作量。
附图说明
图1是本发明二维夹持力传感器结构示意图
图中有:前环1111、后环2222、前环左耳环111、前环右耳环222、后环左耳环333、后环右耳环444、第一侧面1、第二侧面2、第三侧面3、第四侧面4、第五侧面5、第六侧面6、第一应变片11、第二应变片22、第三应变片33、第四应变片44,第一通槽101、第二通槽102、第一通孔201、第二通孔202、凸槽301。
图2本发明二维夹持力传感器受力分析图
图3本发明在夹持器上的安装示意图
图中有:夹持器1、爪子2、二维夹持力传感器3。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细描述。
参照图1,一种二维夹持力传感器,包括前环1111和后环2222;前环1111有一个左耳环111和一个右耳环222,在左耳环111的第一侧面1和右耳环222的第二侧面2分别贴有一个第一应变片11;后环2222也有一个左耳环333和一个右耳环444,在左耳环333的第三侧面3和右耳环444的第四侧面4分别贴有一个第三应变片33,在左耳环333的第五侧面5和右耳环444的第六侧面6分别贴有一个第四应变片44。前环1111的左耳环111和后环2222的左耳环333之间有一个第一通槽101,在前环1111的右耳环222和后环2222的右耳环444之间也有一个相同的第二通槽102;传感器左右对称,左边有一个第一通孔201,右边有一个第二通孔202,第一通孔201和第二通孔202之间有一个凸槽301,第一通孔201的左内壁和第二通孔202的右内壁分别贴有一个第二应变片22。
该结构的二维夹持力传感器工作原理为:
使用时,参照图3,将传感器的底面安装在爪子2,爪子2安装在夹持器1上。当夹持器1工作时,带动爪子2移动,传感器3受力变形,将引起应变片阻值变化,变化的阻值大小表征了受力大小。具体讲,参照图1,受力坐标如图所示。X、Y两个坐标轴的正方向,同时对应作用力Fx、Fy的正方向。Fx对应切向力和滑觉,Fy对应夹持力。前环1111和后环2222组成的八角环底端固定,顶端受到夹持力Fy和物体与传感器摩擦产生的切向力Fx。参照图2,由于八角环的结构对称,结构类似圆环,根据圆环理论计算,则任意截面弯矩为:
则环表面应变为:
式中t为八角环厚度,r为八角环平均直径,E为材料弹性模量。可见当θ=90°时,Fx产生的弯矩为0,环表面应变仅与Fy有关,当θ=39.4°或者θ=140.6°时,Fy产生的弯矩为0,环表面应变仅与Fx有关。
关于延伸八角环的应力分析,由于早期传统的设计方法是采用弹性力学的方法,但是建立的力学模型过于简化,计算精度偏低,不能满足实际情况。为了减小两向力耦合误差,本发明利用Ansys workbench进行有限元分析,准确找到应变节点,找到应变片的最佳贴片位置。最终确定为:在前环1111的左耳环111的第一侧面1和右耳环222的第二侧面2的θ=36.6°处分别贴一个第一应变片11;在前环111的第一通孔201和第二通孔202的θ=133.6°处分别贴一个第二应变片22;在后环2222的左耳环333的第三侧面3和后环222的右耳环第四侧面4的θ=96.6°处分别贴一个第三应变片33;在后环2222的左耳环的第五侧面5和后环222的右耳环的第六侧面6的θ=97.6°处分别贴一个第四应变片44。
八角环表面的应力应变将使第一应变片11和第二应变片22电阻值改变,打破电桥平衡,转化成电路输出,通过标定可实现对夹持力Fy的测量;同理第三应变片33和第四应变片44能测量切向力Fx及滑觉。
Claims (2)
1.一种二维夹持力传感器,其特征在于,包括前环(1111)和后环(2222);
前环(1111)有一个左耳环(111)和一个右耳环(222),在左耳环(111)的第一侧面(1)和右耳环(222)的第二侧面(2)分别贴有一个第一应变片(11);后环(2222)也有一个左耳环(333)和一个右耳环(444),在左耳环(333)的第三侧面(3)和右耳环(444)的第四侧面(4)分别贴有一个第三应变片(33),在左耳环(333)的第五侧面(5)和右耳环(444)的第六侧面(6)分别贴有一个第四应变片(44)。
前环(1111)的左耳环(111)和后环(2222)的左耳环(333)之间有一个第一通槽(101),在前环(1111)的右耳环(222)和后环(2222)的右耳环(444)之间也有一个相同的第二通槽(102);传感器左右对称,左边有一个第一通孔(201),右边有一个第二通孔(202),第一通孔(201)和第二通孔(202)之间有一个凸槽(301),第一通孔(201)的左内壁和第二通孔(202)的右内壁分别贴有第二应变片(22)。
2.按照权利要求1所述的二维夹持力传感器,其特征在于,所述传感器采用铝合金制成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610832062.8A CN106393178B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种二维夹持力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610832062.8A CN106393178B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种二维夹持力传感器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106393178A true CN106393178A (zh) | 2017-02-15 |
CN106393178B CN106393178B (zh) | 2019-05-17 |
Family
ID=57997955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610832062.8A Active CN106393178B (zh) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 一种二维夹持力传感器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106393178B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1760662A (zh) * | 2005-10-25 | 2006-04-19 | 南京航空航天大学 | 二维小量程力传感器 |
CN101509816A (zh) * | 2009-03-30 | 2009-08-19 | 东南大学 | 力传感器及其风速测量方法 |
US20120072010A1 (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Tokyo Electron Limited | Transfer device, processing system, control method of transfer device, and computer-readable storage medium |
CN206048259U (zh) * | 2016-09-19 | 2017-03-29 | 江南大学 | 一种二维夹持力检测装置 |
-
2016
- 2016-09-19 CN CN201610832062.8A patent/CN106393178B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1760662A (zh) * | 2005-10-25 | 2006-04-19 | 南京航空航天大学 | 二维小量程力传感器 |
CN101509816A (zh) * | 2009-03-30 | 2009-08-19 | 东南大学 | 力传感器及其风速测量方法 |
US20120072010A1 (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Tokyo Electron Limited | Transfer device, processing system, control method of transfer device, and computer-readable storage medium |
CN206048259U (zh) * | 2016-09-19 | 2017-03-29 | 江南大学 | 一种二维夹持力检测装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘述学: "八角形二维测力传感器及其在工程机械测试中的应用", 《建筑机械》 * |
史炎: "用于摩擦系数测量的二维力传感器", 《内燃机车》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106393178B (zh) | 2019-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106020559B (zh) | 压力感应检测装置、电子设备与触摸显示屏 | |
CN103743503B (zh) | 基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器 | |
CN104406627B (zh) | 假肢手穿戴式柔性触觉传感器及其触觉检测系统 | |
CN102539022B (zh) | 检测装置、电子设备以及机械手 | |
WO2018133054A1 (zh) | 压力感应式结构及电子产品 | |
CN100412521C (zh) | 量程为0-1.5n的三维力传感器 | |
CN100489474C (zh) | 利用电容变化进行矢量压力测量的方法及装置 | |
EP2278441A3 (en) | Method for detecting a touched position on a touch device | |
CN106201063A (zh) | 一种触摸压力检测装置、显示屏及触控电子设备 | |
EP2711815A3 (en) | Position detecting device | |
CN104215363A (zh) | 基于压敏导电橡胶的柔性触滑觉复合传感阵列 | |
KR101980224B1 (ko) | 공압 기반 촉각센서 | |
CN105698661A (zh) | 微纳米三坐标测量机接触式扫描探头 | |
CN204214475U (zh) | 一种假肢手穿戴式柔性触觉传感器及其触觉检测装置 | |
CN103551921B (zh) | 一种压阻式集成化三维车削力传感器 | |
CN109946000A (zh) | 一种点阵式柔性压力分布传感装置及其压力定位方法 | |
CN202304895U (zh) | 一种实现温度和压力信号的同时测试的溅射薄膜芯片 | |
KR20140067650A (ko) | 토크 센서 | |
CN205403689U (zh) | 微纳米三坐标测量机接触式扫描探头 | |
CN206048259U (zh) | 一种二维夹持力检测装置 | |
CN107131982A (zh) | 触控面板的触控压力检测方法 | |
CN204154423U (zh) | 一种基于压敏导电橡胶的柔性触滑觉复合传感阵列 | |
CN106393178A (zh) | 一种二维夹持力传感器 | |
CN205719350U (zh) | 一种并联式五维力传感器 | |
CN209541957U (zh) | 一种点阵式柔性压力分布传感装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |