CN111093917A - 用于基于位移的力/力矩感测的整体式挠曲设计 - Google Patents

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Abstract

示例装置包括内部元件、外部环绕元件以及联接在内部元件和外部环绕元件之间的多个连接挠曲元件。内部元件具有被配置为将光反射到传感器的多个反射表面区域。外部环绕元件围绕内部元件。多个连接挠曲元件允许内部元件相对于外部环绕元件移动。

Description

用于基于位移的力/力矩感测的整体式挠曲设计
技术领域
背景技术
机器人系统可以用于涉及材料搬运、焊接、组装和分配等的应用。随着时间流逝，这些机器人系统操作的方式变得更加智能，更加高效且更加直观。随着机器人系统在现代生活的众多方面变得越来越普遍，对于能够与人类一起操作并与人类互相配合的机器人系统的需求变得明显。因此，对于这样的机器人系统的需求帮助打开了在致动器、感测技术、控制器以及组件设计和组装方面的创新领域。
发明内容
本申请公开了涉及可以包括挠曲集合装置作为力/力矩感测系统的部分的装置、系统和方法的实施。挠曲集合可以包括整体式挠曲装置。力/力矩感测系统可以被包括作为机器人系统(诸如机器人臂)的一部分。这里描述的挠曲装置可以包括内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件。在示例内，内部元件可以是盘元件，外部环绕元件可以是包围或至少部分地包围盘元件的环元件。此外，内部元件可以是内部挠曲元件，外部环绕元件可以是外部挠曲元件。内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件可以被注射成型并形成单个挠曲装置。
在一些实施中，内部元件可以连接至机器人臂(或其它系统)的一个组件，外部环绕元件可以连接至机器人臂的另一组件。连接挠曲元件可以对内部元件相对于外部环绕元件的移动提供已知的抵抗，使得可以确定由于在装置或系统上的外部载荷而引起的内部元件和外部环绕元件之间的偏转。在示例中，力/力矩感测系统可以基于所测量的偏转来确定施加在机器人臂上的载荷的力和力矩的至少一个分量。
在至少一个实施方式中，描述了一种装置。该装置包括内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件。内部元件包括被配置为将光反射到传感器的多个反射表面。此外，外部环绕元件围绕内部元件。所述多个连接挠曲元件被配置为允许内部元件相对于外部环绕元件移动。
在另一实施方式中，描述了一种方法。该方法包括注射成型内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件。在示例中，该方法包括将内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件注射成型为单个整体式挠曲装置。内部元件包括多个第一连接点以及多个反射表面。此外，外部环绕元件包括多个第二连接点。此外，所述多个连接挠曲元件联接在内部元件与外部环绕元件之间，使得所述多个连接挠曲元件被配置为允许内部元件相对于外部环绕元件移动。另外，该方法包括将反射涂层施加到所述多个反射表面区域的每一个上。该方法还包括将印刷电路板(“PCB”)联接到外部环绕元件。PCB包括与内部元件的所述多个反射表面区域相反放置的多个发光二极管(“LED”)和传感器。该方法还包括将第一适配器组件联接至内部元件的所述多个第一连接点以及将第二适配器组件联接至外部环绕元件的所述多个第二连接点。
在又一个实施方式中，描述了一种系统。该系统包括内部元件、外部环绕元件、多个连接挠曲元件以及控制系统。内部元件包括被配置为将光反射到传感器的多个反射表面区域。此外，外部环绕元件围绕内部元件。所述多个连接挠曲元件被配置为允许内部元件相对于外部环绕元件移动。此外，控制系统被配置为从传感器接收被反射的光数据。基于被反射的光数据，控制系统还被配置为当载荷被施加在内部元件或外部环绕元件中的至少一个时，确定内部元件相对于外部环绕元件的偏转。另外，控制系统被配置为基于所确定的偏转来确定在系统上被施加的载荷的一个或更多个输出参数。
在另一方面，描述了另一系统。该系统包括用于注射成型内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件的设备。内部元件包括多个第一连接点以及多个反射表面。此外，外部环绕元件包括多个第二连接点。此外，所述多个连接挠曲元件联接在内部元件与外部环绕元件之间，使得所述多个连接挠曲元件被配置为允许内部元件相对于外部环绕元件移动。另外，该系统包括用于将反射涂层施加到所述多个反射表面区域中的每一个的设备。该系统还包括用于将印刷电路板(“PCB”)联接到外部环绕元件的设备。PCB包括与内部元件的所述多个反射表面区域相反放置的多个发光二极管(“LED”)和传感器。该系统还包括用于将第一适配器组件联接到内部元件的所述多个第一连接点以及将第二适配器组件联接到外部环绕元件的所述多个第二连接点的设备。
通过阅读以下详细描述，在适当的情况下参考附图，这些以及其它方面、优点和替代者对于本领域普通技术人员将变得明显。
附图说明
图1示出了根据示例实施方式的机器人系统的示例配置。
图2示出了根据示例实施方式的示例机器人臂。
图3示出了根据示例实施方式的示例整体式挠曲装置。
图4A示出了根据示例实施方式的示例整体式挠曲装置的俯视图。
图4B示出了根据示例实施方式的示例整体式挠曲装置的仰视图。
图5示出了根据示例实施方式的示例挠曲集合的分离的组件。
图6示出了根据示例实施方式的另一示例挠曲集合的分离的组件。
图7是根据示例实施方式的示例方法的框图。
具体实施方式
这里描述了示例装置、系统和方法。这里描述的任何示例实施方式或特征不必被解释为比其它实施方式或特征优选或有利。这里描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。将容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以多种不同的配置来布置和组合，所有这些在这里中都被考虑。
此外，附图中显示的特定布置不应视为限制性的。应理解，其它实施方式可包括或多或少的给定图中显示的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。更进一步地，示例实施方式可以包括在附图中未示出的元件。
I.概述
机器人技术正越来越多地被应用于更广泛的应用中，在工业、医院、家庭和商业环境中找到了用途。力/力矩感测功能是一种有用的资源，其用于使需要触觉反馈的各种行为的实现可行，并且还用于在与人交互时提供安全且引人注目的用户体验。机器人日益普及的实现趋势是成本更低且对人类更安全的技术的逐步引入。尽管如此，可商购的力/力矩传感器仍然保持相当昂贵，因此对于集成在非常低成本的系统中是不可行的。
具体地，以相对于现有技术较低的价格获得六轴(或六个自由度)力/力矩传感器可以实现宽的应用范围，该宽的应用范围并不能证明当前的力/力矩传感选择的成本合理。除了基于应变计的传感器(其可能相当贵)之外，最近还出现了使用各种技术(诸如光学和电容方法)的基于位移的传感器。这些基于位移的传感器的当前可用版本的尺寸往往过大，无法用于小型机器人系统，并且在某些应用中仍然抑制成本。其它基于位移的传感器可能包括花费大量时间和金钱来制造(尤其大规模的)的各种定制加工部件，并且还可能难以及时安装。
基于位移的传感器可以依赖于在挠曲集合内使用整体式挠曲装置来提供所施加的载荷与作为结果的偏转之间的可重复关系。作为结果的偏转可以表示挠曲集合的组件的位置和/或取向的一个或更多个分量。此外，作为结果的偏转或仅偏转可以包括基于位移的传感器内的挠曲集合的组件的线性和/或旋转位移。在示例内，偏转可以被认为是挠曲集合的组件之间的相对位置。随着挠曲装置和集合被制得更小，作为结果的偏转趋向于减小(保持相当的偏转度将使设计变化成为必需，该设计变化导致更高的应力)。为了传感器的最佳性能，可能期望的是，对于每个满量程分量载荷，感测元件的偏转量大致相等。此外，由传感器提供的偏转可能需要是足够的以提供由感测技术和应用所决定的期望的测量分辨率。因此，随着机器人系统的使用继续增长，对适合于小占地面积的相对高偏转、可扩展、低成本的感测系统的作为结果的需求提出了独特的工程学挑战。
挠曲集合内的示例整体式挠曲装置可以用作六轴力/力矩传感器(例如，用于商用机器人移动操纵器)的部分。挠曲集合可以包括注射成型的整体式挠曲装置，该挠曲装置包括被配置为相对于彼此以六个自由度移动的多个元件。更具体地，整体式挠曲装置可以包括内部元件和外部环绕元件，该内部元件和外部环绕元件可以相对于彼此移动以使得内部元件和外部元件之间的任何所得偏转都可以由诸如位移传感器的传感器确定。在一些示例中，内部元件可以是盘元件并且可以采取各种形状，诸如环形、圆形、矩形或六边形等等。类似地，外部环绕元件也可以是环形、圆形、矩形或六边形，并且环绕或至少部分地环绕或围绕内部元件。外部环绕元件可以被认为是绕着内部元件的环。在至少一个示例中，一个以上的外部环绕元件可以是挠曲集合的部分，并且可以不形成绕着内部元件的连续的环。
在示例内，多个连接挠曲元件可以被联接在内部元件与外部环绕元件之间。所述多个连接挠曲元件可以被构造成允许内部元件与外部环绕元件之间的移动。此外，连接挠曲元件在提供线性阻力关系方面可以像弹簧部件一样起作用。这样，在示例内，连接挠曲元件可以被设计成抵抗施加在挠曲集合上的超过静止零载荷位置的载荷。在一些方面，当载荷被施加到挠曲集合时，所述多个连接挠曲元件可以准许内部元件与外部环绕元件之间的偏转。
在其它传感器中，在一些实施方式中，光学位移传感器可以用于确定内部元件相对于外部环绕元件的偏转。例如，内部元件可以包括被配置为将光反射回感测元件的多个反射表面。感测元件可以联接至外部环绕元件，使得感测元件被配置为与外部环绕元件一起相对于内部元件的反射表面移动。这样，当将力施加到外部环绕元件或内部元件中的至少一个时，从反射表面反射回感测元件的光的特性可能改变。于是，被包括作为计算或控制系统的部分的传感器、感测元件或感测系统可以基于被反射的光的变化来确定偏转的大小。在其它实施中，这里考虑了其它已知的感测技术。例如，代替反射表面，内部元件(以及其它部件)可以包括电容特征，该电容特征还可以提供关于这里所述的挠曲装置组件的偏转的数据。
如这里所述，整体式挠曲装置可以被注射成型、3D打印或以其它方式构造成单个部件。通过利用这样的制造方法，挠曲装置可以仅包括单个独特的部件，当与其它已知的制造方法相比时，该单个独特的部件可以以相对低的成本和高的体积被快速地制造。此外，对于整体式挠曲装置，与先前存在的设计相比，这里描述的挠曲集合可以包括更少的部件和组件。
取决于力/力矩传感器的设计用途(其可以包括传感器可以经历或被配置为测量的载荷大小的设计范围)，连接挠曲元件可以具有不同的期望刚度。挠曲元件的刚度可以基于设计(即，形状和尺寸)以及为挠曲元件选择的材料的弹性模量。例如，当偏转是不期望的时，可以寻求高弹性模量，而当需要挠性时，需要低弹性模量。连接挠曲元件的形状和尺寸也影响整体式挠曲装置的总刚度。知道挠曲元件的刚度以及测量内部元件相对于外部环绕元件的偏转可以允许系统计算当载荷被施加到该系统时由整个挠曲集合所经受的合力。在实施中，固定量的位移可以是优选的，并因此可以考虑导致这样的位移的设计载荷。尽管如此，例如，如果存在高载荷应用，则总挠曲刚度可更大以防止过多的移动，相反的(即，低载荷应用、较低的刚度以防止移动过小)也可以类似地被考虑。
包括用于六个自由度的刚度项或元素的刚度矩阵可以定义或建模挠曲元件和/或整体式挠曲装置的总刚度。这样，包括具有独特设计形状的多个挠曲元件的挠曲装置设计可以允许以六个自由度调节或控制刚度矩阵。例如，该设计可以提供有效地调整刚度矩阵的每个元素的能力，其中这些元素可以包括沿X轴的刚度、沿Y轴的刚度、沿Z轴的刚度、绕X轴弯曲(或旋转)的刚度，绕Y轴弯曲的刚度和绕Z轴弯曲的刚度。在一个实施方式中，调节刚度矩阵可以包括减少由于绕X轴和/或Y轴的力矩(moment)而引起的偏转量，同时保持来自沿Z轴的轴向力的偏转。这样，在其它可能的示例中，连接挠曲元件可以具有带有弯曲部分和可能的笔直部分的弧形形状。弧形形状可以允许单个集或单个设计的连接挠曲元件，其被配置为抵抗或抵消六个自由度(或基于系统的设计的另一期望数量的自由度)的移动。连接挠曲元件也可以具有一定的计算厚度。通过专门设计弧形(例如)的弯曲半径、挠曲元件(弯曲部分和笔直部分的组合)的总高度以及连接挠曲元件的宽度(或厚度)，整体式挠曲装置设计可以允许以六个自由度精确调节挠曲集合的刚度矩阵。刚度矩阵的调节可以允许对挠曲装置的元件之间以及整个挠曲集合的组件之间的偏转和移动的大小的附加控制。
施加在整体式挠曲装置上的轴向力可能导致内部元件相对于外部环绕元件的线性偏转或位移；类似地，施加在整体式挠曲装置上的力矩可能导致内部元件相对于外部环绕元件的旋转或角位移。在示例内，轴向力可能导致内部元件相对于外部环绕元件的合成线性运动和旋转。在一些实施方式中，偏转可以相对于外部环绕元件上的点或与外部环绕元件联接的组件上的点、在内部元件的固定点处或与内部元件联接的组件的固定点处被测量。测量点与旋转中心不一致，并且与旋转中心相距一距离定位，使得元件相对于彼此的诱导旋转可导致感测元件的明显平移。因此，例如，由于力以及力矩引起的偏转可以以米为单位进行测量。
在示例内，基于传感器的设计应用或环境，六个自由度力/力矩位移传感器可以具有设计载荷和期望的偏转。例如，在环境中，力/力矩传感器可以被设计为具有六个自由度，其中Fx、Fy和Fz表示三个方向上的分力，而Mx、My和Mz表示绕每个轴的力矩(moment)的分量。每个力和力矩分量的设计载荷可以是Fx＝Fy＝Fz＝100牛顿(“N”)，Mx＝My＝4牛顿米(“Nm”)和Mz＝2.5Nm。由施加的载荷引起的期望的偏转(在三个方向中的每个方向上由dx、dy、dz表示)可以包括多个偏转范围。例如，期望的偏转可以是0.03mm＜dx、dy、dz＜0.15mm。
考虑到设计载荷以及期望位移的范围，可以估计挠曲元件的设计刚度，然后可以设计挠曲元件的几何形状或形状。挠曲元件的设计可以使用一系列有限元分析技术进行测试，并可能地进行优化。例如，在对挠性元件的实际行为进行合理的线性近似的情况下，可以根据以下公式计算设计刚度(“k”)：
Figure BDA0002404494930000071
或
Figure BDA0002404494930000072
其中“F”表示力，“d”表示位移，“M”表示力矩，“a”表示力矩臂(即，与力作用于其上的轴相距的距离)。“F”、“d”、“M”、“a”和“k”也可以以矩阵形式表示并且包括每个方向上的分量。
尽管这里具体描述了六个自由度(“DOF”)力/力矩位移传感器系统，但是对于小于六个的DOF感测系统，也考虑了这里所述的整体式挠曲设计。可以针对不需要六个DOF的应用修改这里描述的用于这样的六个DOF传感器的装置、方法和系统。例如，这里描述的挠曲集合和装置除了其它可能性之外，还可应用于四个DOF感测系统。
在示例中，当载荷被施加到整体式挠曲装置时，内部元件相对于外部环绕元件(或连接到任一个外部环绕元件的部件)的一个或更多个偏转可以通过一个或更多个传感器来测量，并且通过估计或确定挠曲元件的刚度系数，可以使用上述关系来确定力和/或力矩的至少一个分量。
在一些示例内，可以不需要计算偏转，而替代地，可以将来自传感器的直接信号映射到力的大小。例如，可以在将已知载荷施加到整体式挠曲集合之后，测量来自感测元件的原始电压、频率或其它输出信号或参数。然后可以使用已知的施加载荷和测得的传感器输出来创建模型或直接映射。通过利用这个校准过程来创建传感器输出与已知载荷的直接关联，可以直接从传感器输出信号确定未知的力和/或力矩。在其它示例内，来自传感器的输出可以被直接映射到其它输出参数，诸如机器人系统的位置或取向。
来自整体式挠曲集合的感测元件的输出信号可以取决于挠曲装置的偏转(或位移)，并且偏转可以取决于施加到挠曲集合的载荷。这样，例如，偏转(“d”)可以是电压(“V”，作为感测元件的示例输出信号)的函数：d＝f(V)。在特定示例内，偏转可以与电压具有线性、多项式或其它关系。继续，所施加的载荷(“F”)可以是偏转的函数：F＝g(d)。类似地，在特定示例内，所施加的载荷可以与偏转具有线性、多项式或其它关系。因此，代替确定f(V)和g(d)两者，先前收集和建模的校准数据可以用于直接对合力(“R”)进行建模，R＝h(V)，其中h(V)＝g(f(V))。
挠曲装置和相关联的连接部件的设计可以提供用于在机器人装置的手腕中放置的成本效率和空间效率。在另外的示例中，机器人配件制造商可以将该设计用于低成本机器人系统在非结构化或变化的环境中的应用。该设计还可以被用于游戏的输入装置中，或用于医疗应用中以测量在中风或其它事件后运动技能和肌肉力量恢复期间患者施加的力。
II.示例机器人系统
现在参考附图，图1显示了机器人系统100的示例配置。机器人系统100可以是机器人臂、不同类型的机器人操纵器，或者它可以具有多种不同的形式。另外，机器人系统100也可以被称为机器人装置、机器人操纵器或机器人，等等。
机器人系统100被示为包括处理器102、数据存储器104、程序指令106、控制器108、传感器110、电源112、致动器114和可移动组件116。注意，仅出于说明目的示出了机器人系统100，因为在不脱离本发明的范围的情况下，机器人系统100可以包括另外的组件和/或可以使一个或更多个组件被移除。此外，注意，机器人系统100的各个组件可以以任何方式连接。
处理器102可以是通用处理器或专用处理器(例如数字信号处理器、专用集成电路等)。处理器102可以被配置为执行计算机可读程序指令106，该计算机可读程序指令106被存储在数据存储器104中并且可执行以提供这里描述的机器人系统100的功能。例如，程序指令106可以是可执行的，以提供控制器108的功能，其中控制器108可以被配置为指示致动器114引起一个或更多个可移动组件116的移动。
数据存储器104可以包括一个或更多个能够被处理器102读取或访问的计算机可读存储介质，或者可以采取一个或更多个能够被处理器102读取或访问的计算机可读存储介质的形式。该一个或更多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其它存储器或磁盘存储器，其可以与处理器102整体地或部分地集成。在一些实施例中，数据存储器104可以使用单个物理装置(例如，一个光学、磁性、有机或其它存储器或者磁盘存储单元)来实现，而在其它实施方式中，数据存储器104可以使用两个或更多个物理装置来实现。此外，除了计算机可读程序指令106之外，数据存储器104还可以包括另外的数据，诸如诊断数据，等等。
机器人系统100可以包括一个或更多个传感器110，诸如光学传感器、力传感器、接近传感器、运动传感器、载荷传感器、位置传感器、触摸传感器、深度传感器、超声测距传感器和红外传感器，等等。传感器110可以将传感器数据提供给处理器102以允许机器人系统100与环境的适当交互。另外，传感器数据可以被用于各种因素的评估以提供反馈，如以下进一步讨论的。此外，机器人系统100还可以包括被配置为向机器人系统100的各种组件供电的一个或更多个电源112。例如，可以使用任何类型的电源，诸如汽油发动机或电池。
机器人系统100还可以包括一个或更多个致动器114。致动器是可以用于引入机械运动的机构。特别地，致动器可以被配置为将所存储的能量转换成一个或更多个部件的移动。可以使用各种机构来为致动器提供动力。例如，致动器可以由化学药品、压缩空气或电力等等驱动。在一些情况下，致动器可以是旋转致动器，其可以用于涉及旋转形式的运动的系统(例如，机器人系统100中的关节)。在其它情况下，致动器可以是可以在涉及直线运动的系统中使用的线性致动器。
在任一情况下，致动器114可以引起机器人系统100的各个可移动组件116的移动。可移动组件116可以包括诸如机器人臂、腿和/或手等等的附肢。可移动组件116还可以包括可移动基座、轮子和/或末端执行器，等等。
在一些实施中，计算系统(未示出)可以被联接至机器人系统100，并且可以被配置为例如经由图形用户界面从用户接收输入。该计算系统可以被并入机器人系统100内，或者可以是能够与机器人系统100(有线或无线)通信的外部计算系统。这样，机器人系统100可以诸如基于在图形用户界面上的用户输入和/或基于通过按下机器人系统100上的按钮(或触觉输入)接收到的用户输入等等来接收信息和指令。
机器人系统100可以采取各种形式。为了说明，图2显示了示例机器人臂200。如所示的，机器人臂200包括基座202，其可以是固定基座或可以是可移动基座。在可移动基座的情况下，基座202可以被认为是可移动组件116之一，并且可以包括由一个或更多个致动器114供以动力的轮子(未示出)，该轮子允许整个机器人臂200的可动性。
另外，机器人臂200包括关节204A-204C，每个关节联接到一个或更多个致动器114。关节204A-204C中的致动器可以运行以引起诸如附肢206A-206B和/或末端执行器208的各种可移动组件116的运动。例如，关节204B中的致动器可以引起附肢206B的运动，而关节204C中的致动器可以引起末端执行器208的运动。此外，末端执行器208可以采取各种形式并且可以包括各种部件。在一个示例中，末端执行器208可以采取诸如如这里显示的手指抓握器的抓握器或不同类型的抓握器(诸如抽吸抓握器)的形式。在另一个示例中，末端执行器208可以采用诸如钻子或刷子的工具的形式。在又一个示例中，末端执行器可以包括诸如力传感器、位置传感器和/或接近传感器的传感器。其它示例也是可能的。
如图2所示，机器人臂200还可以包括传感器壳222。传感器壳222被示出为在关节204C和末端执行器208之间，但是也可以位于机器人臂200的其它部件之间。传感器壳222可以包括传感器，诸如图1中的传感器110。传感器壳222还可以包括机械组件和/或电组件，其被配置为接收来自机器人臂200的其它部件的输入。在一个示例中，传感器壳222可以包括整体式挠曲装置，该整体式挠曲装置可以联接至其它组件，诸如被配置为测量当在机器人臂200的一些组件上(诸如末端执行器208上)施加载荷时引起的偏转的传感器组件。在一些实施中，传感器壳222可以不包括如图2所示的限定的圆柱形外表面。例如，除其它可能性外，整体式挠曲装置和联接至挠曲装置的传感器可以构成传感器壳222的整体。
在示例实施中，诸如机器人臂200的机器人系统100能够以示教模式进行操作。特别地，示教模式可以是机器人臂200的操作模式，其允许用户与机器人臂200进行物理交互并引导机器人臂200进行并记录各种移动。在示教模式中，基于旨在教导机器人系统有关如何执行特定任务的教导输入，外力(例如由用户)施加到机器人系统100。机器人臂200因此可以基于来自用户的指令和指导获得关于如何执行该特定任务的数据。这样的数据可以涉及可移动组件116的多个配置、关节位置数据、速度数据、加速度数据、力矩数据、力数据和功率数据，以及其它可能性。
例如，在示教模式期间，用户可以抓紧机器人臂200的任何部分并通过物理地移动机器人臂200提供外力。特别地，用户可以引导机器人臂200抓握对象，然后将该对象从第一位置移动到第二位置。当用户在示教模式期间引导机器人臂200时，系统可以获取并记录与移动相关的数据，从而可以将机器人臂200配置为在独立操作期间(例如，当机器人臂200在示教模式之外独立地操作时)在将来某个时间独立地执行该任务。然而，注意，外力也可以由物理工作空间中的其它实体施加，诸如由其它对象、机器和/或机器人系统等等施加。
III.用于力/力矩传感器的示例整体式挠曲装置
图3是整体式挠曲装置300(“挠曲件300”)的透视图，该整体式挠曲装置300可以用作挠曲集合的组件，挠曲集合可以用作力/力矩传感器的部分。在一些实施方式中，挠曲件300可以连接到图3中未示出的另外的组件。例如，挠曲件300可以位于作为机器人系统的部分的传感器壳内，诸如图2的传感器壳222和机器人臂200。在一些示例中，挠曲装置300可以具有25mm的高度和60mm的直径。
在图3所示的实施方式中，挠曲件300包括内部盘元件302、多个连接挠曲元件304和外部环元件306。内部盘元件302可以被认为是如这里其它部分中描述的内部元件。类似地，外部环元件306可以被认为是如这里描述的外部环绕元件。尽管内部盘元件302可以在一些图中被描述和示出为主要是圆形或圆柱形的，但是它们仅是示例，其它形状在这里也被考虑。例如，在一些实施中，内部元件可以是矩形或六边形。此外，外部环元件306也可以采用除了如图所示以外的其它形状。尽管在图3中被描绘为连续的圈或环，但是外部环元件306可以包括可以不是连续的且可以在内部元件周围间隔开的多个部件或特征。例如，在这里还考虑了可以被认为是所述多个连接挠曲元件304的支腿或延伸部的多个外部环绕元件。
在示例内，多个连接挠曲元件304中的每一个可以具有对应的外部环绕元件，该外部环绕元件在形式和/或功能上与这里描述的外部环元件306(和其它外部环绕元件)相似。例如，挠曲件可以包括六个连接挠曲元件和六个相应的外部环绕元件，所述六个外部环绕元件可以围绕内部元件径向地间隔开，使得外部环绕元件与内部元件同轴。在这样的示例中，每个外部环绕元件可以包括其自己的连接点。
内部盘元件302(“内部盘302”)可以包括多个第一连接点308，而外部环元件306(“外部环306”)可以包括多个第二连接点310。在一些示例中，多个第一连接点308可以与多个第二连接点310在同一平面(例如，X-Y平面)中，而在其它示例中，多个第一连接点308可以与多个第二连接点310在不同的平面(例如，X-Y平面)中。在示例内，内部盘302可以是大体圆柱形的形状，并且从俯视图或仰视图(参见下面描述的图4A和条4B)看，还可以是圆形的。在另外的示例中，外部环306通常可以是圆形的并且环绕内部盘302。而且，内部盘302可以与外部环306同轴。在一些情况下，内部盘302和外部环306可以绕Z轴居中，并且Z轴可以穿过内部盘302的中央。外部环306可以被认为是在平行于x-y平面的平面内围绕内部盘302的圈或环。在其它示例中，外部环306可以沿径向方向包围或仅环绕内部盘302。此外，在示例内，外部环306可以具有60mm的直径。在内部盘302和外部环306之间的间隙或腔可以被设计为使得有足够的空间来提供允许的偏转。
多个连接挠曲元件304可以联接在内部盘302与外部环306之间。如图3所描绘的，多个连接挠曲元件304中的每一个可以包括拱形312；这样，多个连接挠曲元件304中的每一个可以被认为是拱形挠曲元件。尽管在图3中多个连接挠曲元件304可以具有拱形312形状，但是挠曲元件的其它形状在这里也被考虑。多个连接挠曲元件304中的每一个的形状、厚度和整体几何设计可以基于以挠曲装置300的设计载荷为依据的刚度值或特性。多个连接挠曲元件304可以被构造成允许内部盘302相对于外部环306移动。
如图3所描绘的，多个连接挠曲元件304的拱形312形状可以为挠曲装置300提供六个自由度的类似于弹簧的物理特性。例如，如果内部盘302经受沿Z轴的轴向力(例如所施加的轴向载荷)，则内部盘302可以基于(至少部分地基于)多个连接挠曲元件304中的每一个的弯曲和移动而沿Z轴从外部环306移动一相对距离。同时，相同的多个连接挠曲元件304的拱形312形状也可以允许绕Z轴的扭转或力矩。然而，类似于弹簧，作为挠曲装置300的部分的多个连接挠曲元件304的形状和总体设计可以包括内部盘302，该内部盘302相对于外部环306被偏向静止零载荷位置。挠曲装置300可以被认为处于图3中的静止零负荷位置。因此，如果沿Z轴的轴向力被去除，则内部盘302被配置为相对于外部环306移回到零载荷位置。另外，随着内部盘302进一步远离零载荷位置移动，沿与施加在内部盘302上的载荷相反的方向作用的返回力可增大，从而增大了向零载荷位置的偏置。这样，在示例内，多个连接挠曲元件304也可以抵抗内部盘302和外部环306之间的相对移动。
多个连接挠曲元件304可以被设计成允许内部盘302和外部环306相对于彼此以六个自由度移动。尽管以上示例是作为平行于Z轴作用的轴向力给出的，但是六个自由度的各个组件中的其它力也被考虑，并且挠曲装置300可与如所描述的类似地操作。类似地，虽然示例轴向力被施加到内部盘302，但是轴向力可以被施加到联接至内部盘302的部件，轴向力可以被施加到外部环306，或者轴向力可以被施加到联接至外部环306的部件，等等。对于内部盘302和外部环306之间的所有相对移动，在以上示例以及以下的其它示例中描述的概念保持相同。
例如，载荷可以被施加到内部盘302或外部环306中的至少一个上，并且该载荷可以使多个连接挠曲元件304偏转。载荷可以包括轴向和/或径向分量，使挠曲装置300暴露于各种力和/或力矩。载荷的轴向分量可以导致沿可平行于Z轴的轴的张力或压力、以及绕X轴或Y轴的力矩，其可以都垂直于Z轴并且还彼此垂直。载荷的径向分量可以导致沿X轴或Y轴的力以及绕Z轴的力矩。此外，载荷的沿Z轴偏移的径向分量可以导致绕X轴和/或Y轴的力矩。
如图3所示，多个连接挠曲元件304可以围绕挠曲装置300对称地间隔开。虽然图3示出了六个连接挠曲元件304，但是在这里考虑了多于或少于六个的挠曲元件304。在其它示例中，连接挠曲元件304可以不围绕挠曲装置300对称地间隔开。例如，如果将具有特定力的特定加载情节设计为被施加在挠曲装置300上，则另外的挠曲元件304可以被认为在非对称位置，以专门应对该特定加载情节。在其它相关示例中，代替另外的挠曲元件304，一些挠曲元件304可以具有关于具有特定力分量的载荷被设计的特定刚度，而其它挠曲元件304可以具有不同的刚度。
在示例中，挠曲装置300可以联接至机器人系统的组件，诸如机器人臂、末端执行器、抓握器或其它可能的组件。例如，机器人臂(例如，图2的机器人臂200)的组件可以联接至多个第一连接点308，并且末端执行器可以联接至多个第二连接点310。这样，在挠曲装置300可以在末端执行器与机器人臂的另一组件之间的这样的示例内，末端执行器上的力可能导致内部盘元件302与外部环元件306之间的偏转。力的大小可以由传感器基于偏转量来测量。
在其它示例中，挠曲集合的其它组件可以经由多个第一连接点308和多个第二连接点310联接至挠曲装置300。例如，第一适配器组件(图3中未示出)可以联接至内部盘302上的多个第一连接点308。类似地，第二适配器组件(也未在图3中示出)可以联接至外部环306上的多个第二连接点310。适配器组件可以包括机器人系统的其它壳组件或可以是其一部分。在一些示例中，为了更容易安装、进入和维护，可以从第一方向进入全部多个第一连接点308和多个第二连接点310。在更多示例中，其它组件可以经由从第一方向进入的连接而联接至挠曲装置300。当相关挠性集合的组件需要被固定、更换或以其他方式维护时，设计从相同的第一方向进入的连接可以节省时间。在一些实施方式中，多个第一连接点308可以在多个连接挠曲元件304之间交替或对称地间隔开。在另外的实施方式中，多个第二连接点可以与多个连接挠曲元件304对准或轴向对准。
在示例中，内部盘302、多个挠曲连接元件304和外部环306可以被注射成型，使得所述元件一起形成单个、整体的注模挠曲组件。除其它可能性外，内部盘302、多个挠曲连接元件304和外部环306可以是模制塑料。通过利用注射成型技术的进步，挠曲装置300可以包括包含这里描述的各种元件的整体式组件，并且还可以以比其它挠曲设计更低的成本被快速且更有效地生产。
图4A示出了挠曲装置400的俯视图，图4B示出了挠曲装置400的仰视图。图4A和图4B中的挠曲装置400的组件可以采用与图3中的挠曲装置300的相似编号的组件相同或相似的形式并且以相似的形式起作用。例如，挠曲装置400包括内部盘元件402、多个连接挠曲元件404和外部环元件406。如图4A所示，内部盘402包括多个第一连接点408。
图4B中的挠曲装置400的仰视图还包括多个第一连接点408，但是还包括在外部环406上的多个第二连接点410。图4B进一步示出了位于内部盘402上的多个反射表面区域412。另外，另外的连接点414和连接突起416位于外部环406上。另外的连接点414和连接突起416可以被用于将其它组件，诸如印刷电路板(“PCB”)，联接到挠曲装置400的外部环406。反射表面区域412以及另外的连接点414和连接突起416可以全部面向相同的方向，在图4B的仰视图中可见，使得联接至另外的连接点和/或连接突起416的组件可以互相作用或互相配合。例如，多个反射表面区域412可以被配置为将光反射到位于另外的组件(诸如联接至另外的连接点414和连接突起416的PCB板)上的传感器。
如图4B所示，反射表面区域412可以在内部盘402上对称地间隔开。在示例内，反射涂层可以被应用到反射表面区域412，并且反射表面区域412可以是凹的。虽然示出了三个反射表面区域412，但是可以考虑更多或更少的反射区域。然而，通过具有至少三个反射表面区域412，内部盘402的相对移动可以被更精确地确定，与具有少于三个反射表面相比。
IV.力/力矩传感器的示例挠曲组件
图5示出了挠曲集合500的单独组件的分解图。挠曲集合500包括挠曲装置501、印刷电路板(“PCB”)520和密封组件530。挠曲装置501可以分别类似于图3、图4A和图4B的挠曲装置300和/或挠曲装置400。例如，挠曲装置501包括内部盘元件502、多个挠曲元件504、外部环元件506、多个第一连接点508、多个第二连接点510、多个反射面512、另外的连接点514以及连接突起516。图5进一步示出了挠曲集合500的各种组件可以如何关联并接合在一起。挠曲组件500还可以包括图1的机器人系统100和/或图2的机器人臂200的方面。
除其它组件外，PCB 520包括连接点524和突起连接器526。诸如螺钉、螺栓或其它类似特征的连接器可以在与连接点524相对应的另外的连接点514处将PCB 520联接至挠曲装置501。此外，外部环506的连接突起516可以与PCB 520的突起连接器526联接和/或对准。这样，PCB 520可以与外部环506一起移动，或者另外经受关于内部盘502的类似的相对移动关系。
在图5的透视图中，仅PCB 520的顶侧是可见的。在从视图看不见的底侧，PCB包括与内部盘502的多个反射表面区域512相反地放置的多个发光二极管(“LED”)和传感器。当施加载荷以使内部盘502相对于外部环506移动时，由LED发射、被反射表面区域512反射并且由PCB上的传感器收集的光的特性将变化，并且基于被反射的光的变化，传感器被配置为确定施加在挠曲装置500上的载荷的至少一个分量。此外，当载荷被施加在挠曲装置501上时，由反射表面区域512反射的光的变化可以基于内部盘502相对于外部环506和PCB 520的一个或更多个偏转。在一些示例中，反射表面、LED和传感器的组合可以包括传感器集合。在其它示例中，一个以上的收集光的传感器(light collecting sensor)可以被使用并被放置在PCB板上。
图5还示出了密封组件530。密封组件530可以包括弹性固体材料。例如，在一些情况下，密封组件530可以包括形成的泡沫密封。在其它示例中，密封组件530可以包括至少两个模切元件的叠层堆。密封组件530包括多个切口532，所述切口532被成形为对应于挠曲装置501的元件。这样，密封组件530可以滑入由多个连接挠曲部件504的形状产生的腔中。密封组件因此可以定位成邻近多个连接挠曲元件504，使得密封组件530在内部盘502与外部环506之间。此外，密封组件530可以与PCB 520相邻，使得多个部件之间的腔在所有侧都被密封。密封组件530可以阻挡灰尘、环境光和其它颗粒干扰和/或进入传感器与反射表面区域512之间。
图6示出了挠曲集合600的单独组件的分解图。挠曲集合600包括挠曲装置601、PCB620、密封组件630、第一适配器组件640和第二适配器组件650。挠曲集合600的组件可以采用与图5中的挠曲装置500的相似编号的组件相同或相似的形式并且以相似的形式起作用。此外，挠曲装置501可以分别类似于图3、图4A、图4B和图5的挠曲装置300、挠曲装置400和/或挠曲装置501。类似地，PCB 620可以类似于PCB 520，并且密封组件630可以类似于图5的密封组件530。
图6还示出了建立在图5所示的组件上的第一适配器组件640，该第一适配器组件640包括多个内部盘连接点642和挠曲元件腔644。多个内部盘连接点642可以对应于内部盘602的第一多个连接点608。相似的对应连接点可以位于第二适配器组件650上，该第二适配器组件650联接至挠曲装置601的外部环606(例如将第二壳650联接至多个第二连接点610)。
这样，多个第一连接点608和对应的内部盘连接点642可以是在内部盘602和第一适配器组件640之间接合的点。在至少一个示例中，施加在第一适配器组件640或第二适配器组件650中的至少一个上的载荷可以分别在多个第一连接点608或多个第二连接点610处被分别传递到内部盘602和/或外部环606。
在机器人系统内，挠曲装置601可以直接与机器人系统的组件联接或接合，使得载荷可以被直接传递到挠曲装置601。在其它示例机器人系统中，适配器组件可以将挠曲装置601连接到机器人系统的组件。例如，在一个实施方式中，第一适配器组件640可以联接至末端执行器，诸如末端执行器208，第二适配器组件650可以联接至关节(诸如图2的关节204C)。在这样的实施方式中，其中第一适配器组件640和第二适配器组件650联接至机器人系统的其它组件，施加在机器人系统上的力或载荷可以被传递到第一适配器组件640和/或第二适配器组件650中的至少一个，其于是可以将载荷传递到挠曲装置601。在一些示例中，第一适配器组件640和第二适配器组件650还可以包括可用作硬止挡件的特征，其可以防止挠曲装置601损伤。
PCB 620和挠曲装置601可以包括一个或更多个部件，当载荷可以被施加在挠曲集合600上时，所述一个或更多个部件可以被配置为测量内部盘602和外部环606之间的偏转。偏转可以包括内部盘602相对于外部环606的相对位移和旋转。尽管在这里已经详细描述了光学感测，但是PCB 620和挠曲装置601可以利用任何数量的感测技术或感测元件以确定相对偏转。
V.制造和使用力/力矩传感器的挠性集合的示例方法
图7是根据这里描述的至少一些实施方式的用于组装力/力矩传感器的挠曲集合的示例方法的流程图。在一个示例实施中，方法700描述了注射成型挠曲装置的元件以及然后组装挠曲装置与其它挠曲集合组件。
示意性方法，诸如方法700，可以全部或部分地由机器人系统中的组件(诸如图1中所示的机器人系统100中的一个或更多个组件)或者由如图2所示的机器人臂200中的组件执行。应当理解，示例方法，诸如方法700，可以由实体或实体的组合(即，由其它计算装置、机器人装置和/或其组合)执行，而不背离本发明的范围。
例如，方法700的功能可以由计算装置(或计算装置的组件，诸如一个或更多个处理器或控制器)完全执行，或者可以跨计算装置的多个组件、跨多个计算装置、控制系统和/或跨服务器分布。在一些示例中，计算装置可以从计算装置的传感器接收信息，或者可以从收集信息的其它计算装置接收信息。与其它示例一样，计算装置、服务器或机器人系统可以执行方法700。
如框702所示，方法700包括注射成型内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件。内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件可以类似于在本申请中，特别是关于图3-6，描述的元件的其它示例。
如框704所示，方法700还包括将反射涂层施加到内部元件的多个反射表面区域中的每个上。反射涂层可以被配置为反射从LED发出的光的特定波长。
如框706所示，将包括至少一个传感器以及LED的PCB联接至挠曲装置的外部环绕元件，使得外部环绕元件和PCB相对于内部元件一起移动。
如框708和710所提供的，方法700还包括将机器人系统的第一机器人组件联接到内部元件以及将第二机器人组件联接到外部环绕组件。在一些示例中，第一机器人组件可以包括第一适配器组件，类似地，第二机器人组件可以包括第二适配器组件。在其它示例中，第一机器人组件可以包括机器人系统的抓握器或末端执行器，第二机器人组件可以包括机器人臂的另一组件，诸如关节或其它附肢。在其它示例中，机器人组件可以包括附肢，诸如机器人臂、腿和/或手等等。
方法700还可以包括：从至少一个传感器接收传感器数据，该传感器数据指示由于在第一机器人组件或第二机器人组件中的至少一个上施加的载荷而导致的内部元件与外部环绕元件之间的一个或更多个偏转。
在另外的示例中，方法700可以包括当载荷被施加到第一机器人组件或第二机器人组件中的至少一个时，基于内部元件相对于外部环绕元件的一个或更多个偏转来确定一个或更多个输出参数。基于一个或更多个偏转的一个或更多个输出参数可以包括所施加的载荷的至少一个力分量。另外，一个或更多个输出参数可以包括机器人系统的末端执行器或附肢的位置或取向。
在示例中，在施加载荷时，所述至少一个传感器可以测量内部元件相对于外部环绕元件的一个或更多个偏转。然后，所述至少一个传感器可以基于所测量的偏转确定所施加的载荷的至少一个力分量。在其它示例中，所述至少一个传感器可以基于从所述至少一个传感器的感测元件传输的原始信号来确定所施加的载荷的至少一个力分量。从所述至少一个传感器的感测元件传输的原始信号可以取决于内部元件相对于外部环绕元件之间的偏转。
确定一个或更多个输出参数可以包括从所述至少一个输出传感器的感测元件向计算装置和/或控制系统传输原始输出信号，例如电压或频率。该计算装置可以在所述至少一个传感器内，或者可以在机器人系统(诸如图1中的机器人系统100)内的其它地方。然后，计算装置可以基于来自感测元件的原始信号来确定所施加的载荷的至少一个力分量，或者可以确定机器人臂的末端执行器(诸如图2的末端执行器208)的取向。此外，由施加到挠曲集合的载荷引起的偏转还可以包括内部元件相对于外部环绕元件的位移和/或旋转。
方法700还可以包括基于所测量的一个或更多个偏转来确定所施加的载荷的力和力矩的至少一个分量。在一个示例中，确定力和力矩的至少一个分量可以进一步基于连接挠曲元件的刚度。在一个方面中，力和力矩可以包括至少轴向和/或径向力和力矩。在一个实施方式中，方法700还可以包括基于所确定的力和力矩的至少一个分量来改变末端执行器或机器人臂中的至少一个的操作。
改变末端执行器或机器人臂中的至少一个的操作可以包括调整末端执行器或机器人臂中的至少一个的取向。在其它示例中，改变末端执行器或机器人臂中的至少一个的操作可以包括关闭机器人系统，将机器人保持在静止位置，或在检测到高力时将机器人系统置于安全模式。在其它示例中，可以调节施加到机器人系统的致动器或电动机(诸如图1的致动器114)的电流，以减小施加到挠曲集合的力。末端执行器可以类似于图2的末端执行器208，并且可以联接到第一适配器组件，诸如图6的第一适配器组件640，等等。此外，机器人臂可以联接到第二适配器组件，诸如图6的第二适配器组件650。在其它示例中，末端执行器可以直接联接至挠曲集合或装置，而无需任何适配器组件。
本公开不限于本申请中描述的特定实施方式，这些特定实施方式旨在作为各个方面的说明。如对于本领域技术人员而言将明显的是，可以进行许多修改和变化而不脱离其精神和范围。对于本领域技术人员而言，除了这里所列举的方法和装置之外，本公开范围内的在功能上等效的方法和装置将从前述描述是明显的。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。
上面的详细描述参照附图描述了所公开的系统、装置和方法的各种特征和功能。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的符号通常标识相似的组件。这里和附图中描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。将容易理解的是，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计如这里一般地描述的以及在附图中示出的本公开的多个方面，所有这些都在这里被明确地考虑。
表示信息处理的框，诸如上述方法的框，可以对应于能够被配置为执行这里描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或附加地，表示信息处理的块可以对应于程序代码(包括相关数据)的模块、段或一部分。该程序代码可以包括一个或更多个可由处理器执行的指令，用于在该方法或技术中实现特定的逻辑功能或作用。程序代码和/或相关数据可以被存储在任何类型的计算机可读介质(诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储装置或其它存储介质)上。
计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如短时间存储数据的计算机可读介质，例如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括将程序代码和/或数据存储更长时间的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或永久性长期存储，例如，只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、紧凑型只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质或有形存储装置。
此外，表示一个或更多个信息传输的框可以对应于同一物理装置中的软件模块和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其它信息传输可以在不同物理装置中的软件模块和/或硬件模块之间。
VI.结论
应该理解，这里描述的布置仅出于示例的目的。这样，本领域技术人员将理解，可以替代地使用其它布置和其它元素(例如机器、接口、操作、命令和操作分组等)，并且根据期望的结果，一些元素可以被完全省略。此外，被描述的元素中的许多元素是功能实体，其可以以任何合适的组合和位置被实现为离散或分布式的组件或者与其它组件结合地实现，或者被描述为独立结构的其它结构元素可以组合。
尽管这里已经公开了各个方面和实施例，但是其它方面和实施例对于本领域技术人员而言将是明显的。这里公开的各个方面和实施例是出于说明的目的，而不旨是限制性的，其真实范围由以下权利要求书以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来指示。还将理解，这里所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
内部元件，包括多个反射表面区域，其中所述多个反射表面区域被配置为将光反射至传感器；
外部环绕元件，其中所述外部环绕元件环绕所述内部元件；和
多个连接挠曲元件，联接在所述内部元件和所述外部环绕元件之间，其中所述多个连接挠曲元件被配置为允许所述内部元件相对于所述外部环绕元件移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述内部元件包括盘元件，并且另外地，其中所述外部环绕元件包括环元件。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
传感器，其中所述传感器被配置为基于由所述内部元件的所述反射表面区域反射的光的变化来确定施加在所述装置上的载荷的至少一个分量。
4.根据权利要求3所述的装置，其中由所述反射表面区域反射的光的变化是基于在施加所述载荷时所述内部元件相对于所述外部环绕元件的一个或更多个偏转。
5.根据权利要求3所述的装置，还包含印刷电路板(“PCB”)，所述印刷电路板联接到所述外部环绕元件且被配置以与所述外部环绕元件一起相对于所述内部元件移动，其中所述传感器位于所述PCB上与所述多个反射表面区域相反，并且另外地，其中所述PCB包括多个发光二极管(“LED”)。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个连接挠曲元件中的每一个包括拱形挠曲元件。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个连接挠曲元件包括关于所述内部元件和所述外部环绕元件对称地间隔开的六个连接挠曲元件。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个连接挠曲元件被配置为抵抗所述内部元件与所述外部环绕元件之间的相对移动。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述内部元件、所述外部环绕元件和所述多个连接挠曲元件形成单个注射成型的挠曲组件。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述外部环绕元件与所述内部元件同轴。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述外部环绕元件包括所述多个连接挠曲元件中的每一个的至少一部分。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第一适配器组件，联接到位于所述内部元件上的多个第一连接点；和
第二适配器组件，联接到所述外部环绕元件上的多个第二连接点。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述内部元件的所述多个第一连接点和所述外部环绕元件的所述多个第二连接点被配置为从第一方向被进入。
14.根据权利要求1所述的装置，其中机器人臂的末端执行器联接至位于所述内部元件上的多个第一连接点，并且另外地，其中所述机器人臂的另一组件联接至在所述外部环绕元件上的多个第二连接点。
15.根据权利要求1所述的装置，还包括：
在所述内部元件和所述外部环绕元件之间与所述多个连接挠曲元件相邻的密封组件。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述密封组件包括弹性固体材料。
17.一种方法，包括：
注射成型内部元件、外部环绕元件和多个连接挠曲元件，其中所述内部元件包括多个第一连接点和多个反射表面区域，其中所述外部环绕元件包括多个第二连接点，并且另外地，其中所述多个连接挠曲元件联接在所述内部元件和所述外部环绕元件之间，使得所述多个连接挠曲元件被配置为允许所述内部元件相对于所述外部环绕元件移动；
将反射涂层施加到所述多个反射表面区域的每一个；
将印刷电路板(“PCB”)联接到所述外部环绕元件，其中所述PCB包括与所述内部元件的所述多个反射表面区域相反地设置的多个发光二极管(“LED”)和传感器；
将第一机器人组件联接到所述内部元件的所述多个第一连接点；和
将第二机器人组件联接到所述外部环绕元件的所述多个第二连接点。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述内部元件、所述外部环绕元件和所述多个连接挠曲元件形成单个整体式挠曲装置。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
当载荷被施加到所述第一机器人组件或第二机器人组件中的至少一个时，由所述传感器基于所述内部元件相对于所述外部环绕元件的一个或更多个偏转来确定一个或更多个输出参数。
20.一种机器人系统，包括：
内部元件，包括多个反射表面区域，其中所述多个反射表面区域被配置为将光反射至传感器；
外部环绕元件，其中所述外部环绕元件围绕所述内部盘元件；
多个连接挠曲元件，联接在所述内部元件和所述外部环绕元件之间，其中所述多个连接挠曲元件被配置为允许所述内部元件相对于所述外部环绕元件移动；以及
控制系统，被配置为：
从传感器接收的被反射的光数据；
当载荷被施加到所述机器人系统的所述内部元件或所述外部环绕元件中的至少一个时，基于所述被反射的光数据，确定所述内部元件相对于所述外部环绕元件的偏转；和
基于所确定的偏转，确定在所述机器人系统上施加的载荷的一个或更多个输出参数。
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