CN111426421A - 多轴力感测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多轴力感测装置，包括中央部、外环部及沿着轴线的轴向配置的至少一感测部。感测部包括第一元件、第二元件、至少一第一应变规及至少一第二应变规。第一元件连接第二元件，且第一元件的第一断面连接中央部，而第二元件的第二断面连接外环部。第一断面的法向量与轴线平行，且轴线通过第一断面的质心。当第一断面承受沿轴向的力量时，第一元件的第一感测区沿轴向的第一应变小于第二元件的第二感测区沿轴向的第二应变。当第一断面承受相对于轴线的第一力矩时，第一感测区相对于轴线的第一扭转角度大于第二感测区相对于轴线的第二扭转角度。

Description

多轴力感测装置

技术领域

本发明涉及一种感测装置，且特别是涉及一种多轴力感测装置。

背景技术

目前于市场上导入机械手臂是必然的趋势，其目的在于实现工业4.0及智能制造。为了提升机械手臂力道/扭力检测、回馈调整等功能，多轴力感测器是机械手臂智能化不可或缺的关键。现今的多轴力感测器大都是平面式，意即所有的感测器都放置在同一平面，所以施加轴向力与扭力于一轴向时，容易与其他轴向产生相互影响(crosstalk)，进而导致多轴力感测器的感测准确度降低。因此，如何降低轴向力与扭力对其他轴向力测量的相互影响已成为多轴感测器亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴力感测装置，可降低轴向力对力矩测量的影响，以及降低力矩对轴向力测量的影响。

本发明的多轴力感测装置，其包括中央部、外环部以及至少一感测部。中央部包括多个贯穿孔，而外环部环绕中央部且通过至少一支撑元件连接中央部。感测部沿着轴线的轴向配置，且包括第一元件、第二元件、至少一第一应变规以及至少一第二应变规。第一元件包括第一感测区以及第一断面。第二元件包括第二感测区以及第二断面。第一元件连接第二元件，而第一断面连接中央部，且第二断面连接外环部。第一断面的法向量与轴线平行，且轴线通过第一断面的质心。第一应变规设置于第一感测区，而第二应变规设置于第二感测区。当第一断面承受沿轴向的力量时，第一感测区沿轴向的第一应变小于第二感测区沿轴向的第二应变。当第一断面承受相对于轴线的第一力矩时，第一感测区相对于轴线的第一扭转角度大于第二感测区相对于轴线的第二扭转角度。

本发明的多轴力感测装置，其包括中央部、外环部以及至少一感测部。中央部包括多个贯穿孔。外环部环绕中央部且通过至少一支撑元件连接中央部。感测部沿着轴线的轴向配置，且包括第一元件、第二元件、第三元件、至少一第一应变规以及至少一第二应变规。第一元件包括第一感测区以及第一断面。第二元件包括第二感测区以及第二断面。第一断面连接中央部，而第二断面连接外环部。第一断面的法向量与轴线平行，而轴线通过第一断面的质心。第一元件借着第三元件与第二元件连接。第一应变规设置于第一感测区，而第二应变规设置于第二感测区。当第一断面承受沿轴向的力量时，第一感测区沿轴向的第一应变小于第二感测区沿轴向的第二应变。当第一断面承受相对于轴线的第一力矩时，第三元件使第二元件承受的第二力矩小于第一力矩，致使第一感测区相对于轴线的第一扭转角度大于第二感测区相对于轴线的第二扭转角度。

本发明的多轴力感测装置，其包括中央部、外环部以及至少一感测部。中央部包括多个贯穿孔。外环部环绕中央部且通过至少一支撑元件连接中央部。感测部沿着轴线的轴向配置，且包括第一元件、第二元件、第三元件、至少一第一应变规以及至少一第二应变规。第一元件包括第一感测区以及第一断面。第二元件包括第二感测区以及第二断面。第一元件的第一长度小于第二元件的第二长度。第一断面连接中央部，而第二断面连接外环部。第一断面的法向量与轴线平行，且轴线通过第一断面的质心。第一元件借着第三元件与第二元件连接。第一应变规设置于第一感测区，而第二应变规设置于第二感测区。当第一断面承受沿轴向的力量时，第一感测区沿轴向的第一应变小于第二感测区沿轴向的第二应变。当第一断面承受相对于轴线的第一力矩时，第三元件使第二元件承受的第二力矩小于第一力矩，致使第一感测区相对于轴线的第一扭转角度大于第二感测区相对于轴线的第二扭转角度。第一感测区包括第一横切面，而第二感测区包括第二横切面。第一横切面及第二横切面的法向量都平行于轴向，且第一横切面的第一面积大于第二横切面的第二面积。第一横切面的第一面积惯性矩小于第二横切面的第二面积惯性矩。

基于上述，在本发明实施例的多轴力感测装置的设计中，当第一元件的第一断面承受沿轴向的力量时，第一元件的第一感测区沿轴向的第一应变小于第二元件的第二感测区沿轴向的第二应变。另一方面，当第一元件的第一断面承受相对于轴向的第一力矩时，第一元件的第一感测区相对于轴线的第一扭转角度大于第二元件的第二感测区相对于轴线的第二扭转角度。简言之，本发明实施例的多轴力感测装置是通过感测部的第一元件与第二元件的刚性差异设计，来降低轴向力对力矩测量的影响及降低力矩对轴向力测量的影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图；

图1B为图1A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图；

图1C为图1B的第一元件的第一断面、第一感测区第一横切面、第二感测区的第二横切面以及轴线的示意图；

图2A为本发明的另一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图；

图2B为图2A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图；

图2C为图2B的第一元件的第一断面、第一感测区的第一横切面与第二感测区的第二横切面以及轴线的示意图；

图2D为图2C的第一横切面的第一质心至轴心的第一距离的示意图；

图2E为图2C的第二横切面的第二质心至轴心的第二距离的示意图；

图3A为本发明的又一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图；

图3B为图3A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图。

符号说明

10a、10b、10c：多轴力感测装置

100：中央部

110：贯穿孔

200、200c：外环部

210、210c：支撑元件

212c：沟槽

213：内上表面

215：内下表面

217：内接触面

300a、300b、300c：感测部

310a、310b、310c：第一元件

312a、312b：第一感测区

313a、313b：第一横切面

314a、314b：第一断面

320a、320b、320c：第二元件

322a、322b：第二感测区

323a、323b：第二横切面

324a、324b：第二断面

330b、330c：第三元件

332b、332c：突出端

333b、333c：上表面

335b、335c：下表面

337b、337c：接触面

339b：凹槽

340：第一应变规

350：第二应变规

A：轴心

A1、A1’：第一面积

A2、A2’：第二面积

C、C’、C1、C2：质心

D、D1、D2：轴向

E1：第一距离

E2：第二距离

F：力量

L2、L2’、L3、L3’：长度

H2、H2’、D1H3、H3’：高度

N、N’、N1、N1’、N2、N2’：法向量

T、T1：第一力矩

T2：第二力矩

W2、W2’：宽度

X、X1、X2：轴线

Z1、Z2：边线

具体实施方式

图1A绘示为本发明的一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图。图1B绘示为图1A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图。图1C绘示为图1B的第一感测区第一横切面、第二感测区的第二横切面以及轴线的示意图。需说明的是，图1C中的第一断面、第一横切面以及第二横切面是分别沿图1B中的线I-I、II-II、III-III所绘示。

请先同时参考图1A与图1B，本实施例的多轴力感测装置10a包括中央部100、外环部200以及至少一感测部300a(图1A中示意地绘示二个)。中央部100包括多个贯穿孔110(图1A中示意地绘示四个)，这些多个贯穿孔110将多轴力感测装置10a固定于待测物上，例如机器手臂。外环部200环绕中央部且通过至少一支撑元件210(图1A中示意地绘示四个)连接中央部100。此处，多轴力感测装置10a具有圆形外观，但并不以此外观形状为限。

详细来说，本实施例的感测部300a沿着轴线X的轴向D配置，且每一个感测部300a包括第一元件310a、第二元件320a、至少一第一应变规340(图1A中示意地绘示一个)以及至少一第二应变规350(图1A中示意地绘示一个)。第一元件310a例如为扭转元件，且包括第一感测区312a以及第一断面314a。第二元件320a例如为伸长元件，且包括第二感测区322a以及第二断面324a。第一元件310a例如是实心长方体，而第二元件320a例如是中空长方体，且第一元件310a连接第二元件320a。须说明的是，本说明书中或权利要求中提及的“连接”用语包括“直接连接”或“间接连接”。在本实施例中，第一元件310a连接第二元件320a的方式是直接连接。第一元件310a的第一断面314a连接中央部100，且第二元件320a的第二断面324a连接外环部200。第一应变规340设置于第一感测区312a，用以感测第一元件310a的扭转应变(即由力矩造成的应变)。第二应变规350设置于第二感测区322a，用以感测第二元件320a的轴向应变(即由轴向力造成的应变)。较佳地，第一元件310a的第一断面314a的法向量N与轴线X平行，且轴线X通过第一断面314a的质心C。

更进一步来说，请同时参考图1B与图1C，在本实施例中，第一元件310a的第一感测区312a包括第一横切面313a，而第二元件320a的第二感测区322a包括第二横切面323a。第一横切面313a的法向量N1及第二横切面323a的法向量N2都平行于轴向D，且第一横切面313a的第一面积A1大于第二横切面323a的第二面积A2。此处，第一面积A1为矩形，而第二面积A2’为环状矩形。第一感测区312a设置于第一元件310a的上表面(如图1B所示)或下表面(未绘示)，且第一感测区312a必需包含第一横切面313a的边线Z1。为了增加第一应变规340(如图1A所示)的测量力矩时的灵敏度，第一横切面313a的面积惯性矩是第一元件310a中最小的切面面积惯性矩。相同地，第二感测区322a设置于第二元件320a的上表面(如图1B所示)或下表面(未绘示)，且第二感测区322a必需包含第二横切面323a的边线Z2。为了增加第二应变规350的测量轴向力时灵敏度，第二横切面323a的面积是第二元件320a中最小的切面面积。

当第一断面314a承受沿轴向D的力量F时，第一感测区312a沿轴向D的第一应变小于第二感测区322a沿轴向D的第二应变。更仔细地说，由于第一横切面313a的第一面积A1大于第二横切面323a的第二面积A2，所以当第一断面314a承受沿轴向D的力量F时，第一感测区312a产生的轴向应变小于第二感测区322a产生的轴向应变。

另一方面，第一横切面313a相对于轴线X的第一面积惯性矩(area moment ofinertia)小于第二横切面323a相对于轴线X的第二面积惯性矩。此处，面积惯性矩也称面积二次矩(second moment of area)。对平面上一小块面积dA来说，此小块面积dA相对于轴线的面积惯性矩可定义为该小块面积与至轴线垂直距离平方(r²)的乘积，即dI＝r²dA。再者，第一横切面313a相对于轴线X的第一回转半径(radius of gyration)小于第二横切面323a相对于轴线X的第二回转半径。此处，一截面的回转半径(Rg)可定义为该截面相对于某一轴线的面积惯性矩(I)除以该截面的面积(A)所得的商的平方根值，即

上述计算面积惯性矩及回转半径时所需的轴线，可通过质心C的轴线X来定义。

当第一元件310a的第一断面314a承受相对于轴线X的第一力矩T时，第一感测区312a相对于轴线X的第一扭转角度(angle of twist)大于第二感测区322a相对于轴线X的第二扭转角度。也就是说，当第一元件310a的第一断面314a承受相对于轴线X的第一力矩T时，第二感测区322a产生的扭转应变小于第一感测区312a产生的扭转应变。更仔细地说，由于第一横切面313a相对于轴线X的第一面积惯性矩小于第二横切面323a相对于轴线X的第二面积惯性矩，所以当感测部300a的第一断面314a承受相对于轴线X的第一力矩T时，第二感测区322a产生的扭转应变小于第一感测区312a产生的扭转应变。再者，由于第一横切面313a相对于轴线X的第一回转半径小于第二横切面323a相对于轴线X的第二回转半径，所以当感测部300a的第一断面314a承受相对于轴线X的第一力矩T时，第二感测区322a产生的扭转应变小于第一感测区312a产生的扭转应变。

简言之，本实施例的感测部300a的第一元件310a与第二元件320a用以承受沿轴向的力量与力矩，因此可视为受力元件。此处，第一元件310a的第一感测区312a可视为力矩感测区，而第二元件320a的第二感测区322a可视为力量感测区。本实施例的多轴力感测装置10a是通过感测部300a的第一元件310a与第二元件320a的面积及面积惯性矩的差异设计，来使第一元件310a的第一感测区312a在测量力矩时，降低来自轴向力的影响，同时使第二元件320a的第二感测区322a在测量轴向力时，降低来自力矩的影响。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2A绘示为本发明的另一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图。图2B绘示为图2A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图。图2C绘示为图2B的第一元件的第一断面、第一感测区的第一横切面与第二感测区的第二横切面以及轴线的示意图。图2D绘示为图2C的第一横切面的第一质心至轴心的第一距离的示意图。图2E绘示为图2C的第二横切面的第二质心至轴心的第二距离的示意图。需说明的是，图2C中的第一断面、第一横切面以及第二横切面是分别沿图2B中的线I’-I’、II’-II’、III’-III’所绘示。此外，为了方便说明起见，第一应变规340与第二应变规350绘示于图2B的感测部300b，而省略绘示于图2A中。

请同时参考图1A、图1B、图2A以及图2B，本实施例的多轴力感测装置10b与图1A的多轴力感测装置10a相似，两者的差异在于：本实施例的感测部300b的数量为四个，其中二个感测部300b沿着轴线X1的轴向D1配置，而另二个感测部300b沿着轴线X2的轴向D2配置，其中轴线X1垂直轴线X2。意即，感测部300b呈十字形排列。第一元件310b的第一断面314b连接中央部100，且第二元件320b的第二断面324b连接外环部200。此处，第一元件310b与第二元件320b的结构设计也不同于前述的第一元件310a与第二元件320a。

详细来说，请同时参考图2B与图2C，第一元件310b的第一断面314b的法向量N’与轴线X1平行，且轴线X1通过第一断面314b的质心C’。第一元件310b的第一感测区312b包括第一横切面313b，而第二元件320b的第二感测区322b包括第二横切面323b。第一横切面313b的法向量N1’及第二横切面323b的法向量N2’都平行于轴向D1，且第一横切面313b的第一面积A1’大于第二横切面323b的第二面积A2’。此处，第一面积A1’与第二面积A2’都为矩形。

当第一断面314b承受沿轴向D1的力量F时，第一感测区312b沿轴向D1的第一应变小于第二感测区322b沿轴向D1的第二应变。也就是说，当第一断面314b承受沿轴向D1的力量F时，第一感测区312b产生的轴向应变小于第二感测区322b产生的轴向应变。更仔细地说，由于第一横切面313b的第一面积A1’大于第二横切面323b的第二面积A2’，所以当第一断面314b承受沿轴向D的力量F时，第一感测区312b产生的轴向应变小于第二感测区322b产生的轴向应变。如此，第一元件320b在测量力矩时，可将轴向力的影响降至最低。此外，由于第二横切面323b相对于轴线X1的第二面积惯性矩大于第一横切面313b相对于轴线X1的第一面积惯性矩，所以当感测部300b的第一断面314b承受相对于轴线X1的第一力矩T时，第二感测区322b产生的扭转应变小于第一感测区312b产生的扭转应变。

再者，本实施例的第二元件320b的长度L2大于第二元件320b的高度H2，且第二元件320b的宽度W2大于第二元件320b的高度H2。上述的尺寸关系，可使第二横切面323b相对于轴线X1的第二面积惯性矩大于第一横切面313b相对于轴线X1的第一面积惯性矩且使第二横切面323b的第二面积A2’小于第一横切面313b的第一面积A1’。如图2B所示，第一元件310b非实心长方体，而第二元件320b也不是中空长方体且其高度H2非定值。此外，请同时参考图2C、图2D以及图2E，第二元件320b的第二质心C2至轴线X1的轴心A的第二距离E2大于第一元件310b的第一质心C1至轴线X1的轴心A第一距离E1。即，第一元件310b的第一质心C1至轴线X1的第一距离E1小于第二元件320b的第二质心C2至轴线X1的第二距离E2。利用上述的第一元件310b及第二元件320b的不同设计，可使第二横切面323b相对于轴线X1的第二面积惯性矩更加大于第一横切面313b相对于轴线X1的第一面积惯性矩。如此，当第二元件320b在测量轴向力时，可将力矩的影响降至最低。

此外，请再参考图2A与图2B，本实施例的每一感测部300b还包括第三元件330b。沿着轴线X1的轴向D1配置的感测部300b的第三元件330b是沿轴向D1分别连接第一元件310b以及第二元件320b。沿着轴线X2的轴向D2配置的感测部300b的第三元件330b是沿轴向D2分别连接第一元件310b以及第二元件320b。换言之，一第一元件310b是沿轴向D1连接第二元件320b，且另一第一元件310b是沿轴向D2连接第二元件320b。在本实施例中，第一元件310b连接第二元件320b的方式是间接连接。第三元件330b例如是连接元件，且第三元件330b包括至少一突出端332b(图2B示意地绘示两个)。每一突出端332b包括上表面333b、下表面335b及接触面337b。突出端332b的接触面337b连接支撑元件210，以限制感测部300b在轴向D1上的位移以及相对于轴线X1的转动。突出端332b的接触面337b包括凹槽339b，用以调整第三元件330b沿轴向D1的刚性以及相对于轴线X1的扭矩刚性。此外，突出端332b的接触面337b的高度H3大于接触面337b的长度L3，以使第三元件330b可承受较大的力矩，进而降低第二元件320b所承受的力矩，以提升第二元件320b测量轴向力时的准确度。

当第一元件310b的第一断面314b承受相对于轴线X1的第一力矩T1时，第三元件330b使第二元件320b承受的第二力矩T2小于第一力矩T1。换言之，第三元件330b借着与第一元件310b、第二元件320b及支撑元件210连接，可以减少传递至第二元件320b的力矩。当传递至第二元件320b的力矩变小后，就会降低第二元件320承受的扭转应变。此外，为了更加降低第二元件320的扭转应变及增加测量轴向力的灵敏度，可使第二元件320b的长度L2大于高度H2，且使第二元件320b的宽度W2大于高度H2。

图3A绘示为本发明的又一实施例的一种多轴力感测装置的立体示意图。图3B绘示为图3A的多轴力感测装置的感测部的立体分解示意图。为了方便说明起见，第一应变规340与第二应变规350省略绘示于图3A中。

请同时参考图2A、图2B、图3A以及图3B，本实施例的多轴力感测装置10c与图2A的多轴力感测装置10b相似，两者的差异在于：本实施例的第一元件310c为实心长方体，而第二元件320c为中空长方体。第三元件330c包括二个突出端332c，且每一突出端332c包括上表面333c、下表面335c及接触面337c。外环部200c的支撑元件210c包括沟槽212c，且沟槽212c包括内上表面213、内下表面215及内接触面217。突出端332c的上表面333a接触沟槽212c的内上表面213，或者是，突出端332c的下表面335c接触沟槽212c的内下表面215。也就是说，第三元件330c的突出端332c与支撑元件210c的沟槽212c之间具有组装裕度。此外，由于突出端332c仅沟槽212c接触，因而没有连接至支撑元件210c，因此第三元件330c在轴向D1上的移动不受到限制，但第三元件330c在相对于轴线X1的转动则是受到限制的。

请再参考图3A与图3B，第三元件330c的突出端332c的接触面337c接触支撑元件210c，以限制第三元件330c相对于轴线X1上的转动，但不限制第三元件330c沿轴向D1上的位移。因此，当第三元件330c的突出端332c的接触面337c的高度H3’大于接触面337c的宽度L3’时，可使第三元件330c可承受较大的力矩，进而减少传递至第二元件320c的力矩。此外，由于第二元件320c的长度L2’大于高度H2’，且第二元件320c的宽度W2’大于高度H2’，因此可让第二元件320c产生较大的轴向变形，但却产生较小的扭转变形。

简言之，本实施例的多轴力感测装置10c是通过感测部300c的第一元件310c与第二元件320c的面积及面积惯性矩的差异设计，来降低轴向力及力矩对其他轴向上的轴向力测量及力矩测量的影响。当轴向D1的力量F输入时，由于第二元件320c的横切面的面积较小，第二元件320c会产生较大的轴向应变，因而增加测量轴向力的灵敏度。另一方面，当第一力矩T1输入时，由于第一元件310c的面积惯性矩较小，第一元件310c会产生较大的扭转应变，因而增加测量力矩的灵敏度。此外，感测部330c可还包括第三元件330c，当第一元件310c承受沿轴向D1的第一力矩T1时，第三元件330c可使第二元件320b承受的力矩小于第一力矩T1。因此，第二元件320b产生的扭转应变会变小，进而减少第一力矩T1对测量轴向应变的影响。

值得一提的是，本发明实施例并不限制多轴力感测装置10a、10b、10c的感测部300a、300b、300c的数量与排列方式，可依据实际需求而更改数量及排列方式。再者，本发明实施例并不限制感测部300a、300b、300c的结构型态，只要满足当第一元件310a、310b、310c承受沿轴向D、D1、D2的力量F时，第一元件310a、310b、310c沿轴向D、D1、D2的第一应变小于第二元件320a、320b、320c沿轴向D、D1、D2的第二应变，且当第一元件310a、310b、310c承受沿轴向D、D1、D2的第一力矩T、T1时，第一元件310a、310b、310c沿轴向D、D1、D2的第一扭转角度大于第二元件320a、320b、320c沿轴向D、D1、D2的第二扭转角度，都属于本发明实施例所欲保护的结构型态。

综上所述，本发明实施例的多轴力感测装置是通过感测部的第一元件与第二元件的面积及面积惯性矩的差异设计，来降低轴向力对力矩测量的影响，以及降低力矩对轴向力测量的影响。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (27)

1.一种多轴力感测装置，其特征在于，包括：

中央部，包括多个贯穿孔；

外环部，环绕该中央部且通过至少一支撑元件连接该中央部；以及

至少一感测部，沿着轴线的轴向配置，且包括：

第一元件，包括第一感测区以及第一断面；

第二元件，包括第二感测区以及第二断面，其中该第一元件连接该第二元件，该第一断面连接该中央部，该第二断面连接该外环部，该第一断面的法向量与该轴线平行，且该轴线通过该第一断面的质心；

至少一第一应变规，设置于该第一感测区；以及

至少一第二应变规，设置于该第二感测区，

其中，当该第一断面承受沿该轴向的力量时，该第一感测区沿该轴向的第一应变小于该第二感测区沿该轴向的第二应变，当该第一断面承受相对于该轴线的第一力矩时，该第一感测区相对于该轴线的第一扭转角度大于该第二感测区相对于该轴线的第二扭转角度。

2.如权利要求1所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一感测区包括第一横切面，该第二感测区包括第二横切面，该第一横切面的法向量及该第二横切面的法向量都平行于该轴向，且该第一横切面的第一面积大于该第二横切面的第二面积。

3.如权利要求2所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一横切面相对于该轴线的第一面积惯性矩小于该第二横切面相对于该轴线的第二面积惯性矩。

4.如权利要求3所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一横切面相对于该轴线的第一回转半径小于该第二横切面相对于该轴线的一第二回转半径。

5.如权利要求3所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一元件的第一质心至该轴线的第一距离小于该第二元件的第二质心至该轴线的第二距离。

6.如权利要求3所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一感测部还包括第三元件，该第三元件沿该轴向分别连接该第一元件以及该第二元件，当该第一元件的该第一断面承受相对于该轴线的该第一力矩时，该第三元件使该第二元件承受的第二力矩小于该第一力矩。

7.如权利要求6所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第三元件包括至少一突出端，且该至少一突出端包括上表面、下表面及接触面。

8.如权利要求7所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一突出端的该接触面连接该至少一支撑元件。

9.如权利要求7所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一支撑元件包括沟槽，且该沟槽包括内上表面、内下表面及内接触面，该至少一突出端的该上表面接触该沟槽的该内上表面或该至少一突出端的该下表面接触该沟槽的该内下表面。

10.如权利要求6所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第二元件的长度大于该第二元件的高度，且该第二元件的宽度大于该第二元件的该高度。

11.如权利要求7所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一突出端的该接触面的高度大于该接触面的长度。

12.如权利要求7所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一突出端的该接触面包括凹槽，用以调整该第三元件沿该轴向的刚性以及相对于该轴线的扭矩刚性。

13.一种多轴力感测装置，其特征在于，包括：

中央部，包括多个贯穿孔；

外环部，环绕该中央部且通过至少一支撑元件连接该中央部；以及

至少一感测部，沿着轴线的轴向配置，且包括：

第一元件，包括第一感测区以及第一断面；

第二元件，包括第二感测区以及第二断面，其中该第一断面连接该中央部，该第二断面连接该外环部，该第一断面的法向量与该轴线平行，该轴线通过该第一断面的质心；

第三元件，该第一元件借着该第三元件与该第二元件连接；

至少一第一应变规，设置于该第一感测区；以及

至少一第二应变规，设置于该第二感测区；

其中，当该第一断面承受沿该轴向的力量时，该第一感测区沿该轴向的第一应变小于该第二感测区沿该轴向的第二应变，当该第一断面承受相对于该轴线的第一力矩时，该第三元件使该第二元件承受的第二力矩小于该第一力矩，致使该第一感测区相对于该轴线的第一扭转角度大于该第二感测区相对于该轴线的第二扭转角度。

14.如权利要求13所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一感测区包括第一横切面，该第二感测区包括第二横切面，该第一横切面的法向量及该第二横切面的法向量都平行于该轴向，该第一横切面的第一面积大于该第二横切面的第二面积。

15.如权利要求14所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第三元件还包括至少一突出端，且该至少一突出端包括上表面、下表面及接触面。

16.如权利要求15所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一突出端的该接触面连接该至少一支撑元件。

17.如权利要求15所述的多轴力感测装置，其特征在于，该至少一支撑元件还包括沟槽，该沟槽包括内上表面、内下表面及内接触面，且该至少一突出端的该上表面接触该内上表面或该至少一突出端的该下表面接触该内下表面。

18.如权利要求14所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第二元件的长度大于该第二元件的高度，且该第二元件的宽度大于该第二元件的该高度。

19.如权利要求15所述的多轴力感测装置，其特征在于，该接触面的高度大于该接触面的长度。

20.如权利要求15所述的多轴力感测装置，其特征在于，该接触面包括凹槽，用以调整该第三元件沿该轴向的刚性以及相对于该轴线的扭矩刚性。

21.一种多轴力感测装置，其特征在于，包括：

中央部，包括多个贯穿孔；

外环部，环绕该中央部且通过至少一支撑元件连接该中央部；以及

至少一感测部，沿着轴线的轴向配置，包括：

第一元件，包括第一感测区以及第一断面；

第二元件，包括第二感测区以及第二断面，其中该第一元件的第一长度小于该第二元件的第二长度，该第一断面连接该中央部，该第二断面连接该外环部，该第一断面的法向量与该轴线平行，该轴线通过该第一断面的质心；

第三元件，该第一元件借着该第三元件与该第二元件连接；

至少一第一应变规，设置于该第一感测区；以及

至少一第二应变规，设置于该第二感测区；

其中，当该第一断面承受沿该轴向的力量时，该第一感测区沿该轴向的第一应变小于该第二感测区沿该轴向的第二应变，当该第一断面承受相对于该轴线的第一力矩时，该第三元件使该第二元件承受的第二力矩小于该第一力矩，致使该第一感测区相对于该轴线的第一扭转角度大于该第二感测区相对于该轴线的第二扭转角度；

其中，该第一感测区包括第一横切面，该第二感测区包括第二横切面，该第一横切面及该第二横切面的法向量都平行于该轴向，且该第一横切面的第一面积大于该第二横切面的第二面积，而该第一横切面的第一面积惯性矩小于该第二横切面的第二面积惯性矩。

22.如权利要求21所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第一元件的第一质心至该轴线的第一距离小于该第二元件的第二质心至该轴线的第二距离。

23.如权利要求21所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第三元件还包括至少一突出端，该至少一突出端包括上表面、下表面及接触面。

24.如权利要求23所述的多轴力感测装置，其特征在于，该突出端的该接触面连接该至少一支撑元件。

25.如权利要求24所述的多轴力感测装置，其特征在于，该接触面的高度大于该接触面的长度。

26.如权利要求25所述的多轴力感测装置，其特征在于，该接触面包括凹槽，用以调整该第三元件沿该轴向的刚性以及相对于该轴线的扭矩刚性。

27.如权利要求25所述的多轴力感测装置，其特征在于，该第二元件的长度大于该第二元件的高度，而该第二元件的宽度大于该第二元件的该高度。

Images