CN1091252C - 一种具有弹性铰链六维力与力矩传感器 - Google Patents
一种具有弹性铰链六维力与力矩传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于机器人力与力矩传感器领域。本发明的要点是：力敏元件是上平台(1)和下平台(4)由6个弹性(2)和12个弹性铰链(3)相连接而成，它是一次加工成型的，实现了力敏元件非组装结构，从而使斯帝瓦特(tewart)结构微型化。这种传感器具有尺寸小、制造成本低、刚度好、误差小、灵敏度高等优点，可应用于机器人手腕、手指上和其它使用微型力与力矩传感器的场合中。
Description
本发明属于机器人力与力矩传感器领域。
机器人智能化是机器人领域长期研究的主要方向之一，而传感器是机器人智能化的必要手段，在多维力与力矩传感器研究中，力敏元件的结构设计是力与力矩传感器的核心关键问题。
国外学者科尔(Keer)和奴因(Nguyen)以及法瑞西(Ferraresi)等人提出并研究了斯帝瓦特(Stewart)结构六维力传感器(见图2)，但是由于他们用真实的球铰作为力传感器的运动副，从而限制了它的应用范围，很难用于机械人手腕和手指上。国内也有一些学者研究六维力传感器，北大的陈滨探讨了斯帝瓦特平台结构六维力传感器的设计方法。虽然国内外学者提出并研究了多种六维力传感器的结构，并有多种有关专利技术，例如：六自由度力与力矩传感器(中国专利：CN2165435Y)，机器人用六维力与力矩传感器(中国专利：CN2066134U)，但是这些技术存在的主要问题是有的结构复杂、有的尺寸大、有的刚度低、有的灵敏度低、有的标定困难、有的制造成本高等等。而国内研究的力传感器大都采用国外已有的结构。
本发明的目的在于设计一种具有弹性铰链的六维力与力矩传感器，这种六维力与力矩传感器具有结构灵巧、制造成本低，刚度好、误差小、灵敏度高等优点，可应用于机器人手腕，尤其是手指上和其它微型结构中。
这种具有弹性铰链六维力与力矩传感器，包括力敏元件、应变片5等组成，其特点是：力敏元件是上平台1和下平台4由6个弹性体2和12个弹性铰链3相连接而成，它是一次加工成型的非组装件，弹性体2上粘贴应变片5，应变片5的引线可从上平台1或下平台4的中心孔中引出来。
附图及实施例：
图1为具有弹性铰链六维力与力矩传感器的结构示意图
图2为斯帝瓦特(Steuart)结构
附图1是本发明的一个实施例，在图1中，力敏元件由上平台1、下平台4、6个弹性体2和12个弹性铰链3组成，上平台1和下平台4由6个弹性体2上的12个弹性铰链3连接而成，它是一次加工成型的为非组装件，应变片5粘贴在弹性体2上，其引线从下平台4的中心孔中引出来。
这种具有弹性铰链六维力与力矩传感器，以并联机构的结构为基础，采用弹性铰链替代球铰，实现了力敏元件非组装结构，从而使斯帝瓦特(Steuart)结构微型化。因此，使这种新颖的六维力与力矩传感器使用在机器人手腕、手指和其它使用微型力与力矩传感器的场合之中。
Claims (1)
1.一种具有弹性铰链六维力与力矩传感器，包括力敏元件、应变片(5)组成，其特征在于：力敏元件是上平台(1)和下平台(4)由6个弹性体(2)和12个弹性铰链(3)相连接而成，力敏元件是一次加工成型的非组装件，弹性体(2)上粘贴应变片(5)，应变片(5)的引线可从上平台(1)或下平台(4)的中心孔中引出。
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