CN114952944A - 机械臂、机械臂关节及扭矩检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械臂、机械臂关节及扭矩检测装置，机械臂由多个机械臂关节组成，机械臂关节包括依次连接且同轴设置的扭矩输入端、扭矩检测装置和扭矩输出端，扭矩检测装置包括主体结构及至少一个变形梁；主体结构上沿垂直于自身轴线方向的两相对侧用于分别与扭矩输入端和扭矩输出端固定连接；主体结构的外边缘设置有至少一个凹口，每一个凹口中设置一个变形梁；变形梁的长度对应于主体结构的周向设置，且变形梁沿自身长度的两相对固定端分别与主体结构固定连接。本发明在不牺牲扭矩测量性能的前提下，保证了扭矩检测装置的刚度，提升了机械臂定位精度。

Description

机械臂、机械臂关节及扭矩检测装置

技术领域

本发明属于检测技术领域，特别涉及一种机械臂关节上所产生的扭矩进行检测的扭矩检测装置。

背景技术

现有扭矩检测装置多为法兰式扭矩检测，具有同心设置的内法兰结构和外法兰结构，内法兰结构和外法兰结构分别与关节输入侧和输出侧连接。内法兰结构和外法兰结构通过对称设置的梁相连，梁设置成不同腔体结构，以承受扭矩并可以产生一定的变形。在梁的变形区域粘贴应变片，并通过一定的信号处理电路检测扭矩。为获得较好的测量性能，连接内法兰结构和外法兰结构之间的梁需要产生较大的变形，但此会使得扭矩检测装置整体刚度存在较大的降低，若应用于机器人关节上，将较大地影响关节刚度和机械臂刚度，降低机械臂定位精度。因此，现有法兰式扭矩检测装置无法同时满足测量性能和刚度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械臂、机械臂关节及扭矩检测装置，以解决现有的扭矩检测装置无法同时兼顾测量性能和刚度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种扭矩检测装置，其包括主体结构及至少一个变形梁；所述主体结构上沿垂直于自身轴线方向的两相对侧用于分别与扭矩输入端和扭矩输出端固定连接；

所述主体结构的外边缘设置有至少一个凹口，每一个所述凹口中设置一个所述变形梁；所述变形梁的长度对应于所述主体结构的周向设置，且所述变形梁沿自身长度的两相对固定端分别与所述主体结构固定连接。

在一实施方式中，所述变形梁为中心对称结构，所述变形梁具有位于两个所述固定端之间的应变区，所述应变区与所述固定端之间设置有一个连接区，所述连接区的宽度小于所述固定端的宽度以及所述应变区的宽度。

在一实施方式中，所述应变区中设有镂空。

在一实施方式中，所述连接区与所述固定端及所述应变区之间光滑连接。

在一实施方式中，所述连接区和所述应变区之间设置有一个加强区，所述加强区的宽度大于所述应变区的宽度以及所述连接区的宽度，所述加强区与所述应变区及所述连接区之间光滑连接。

在一实施方式中，所述应变区沿宽度方向的两相对侧面平行设置，所述应变区的两平行设置的侧面用于安装应变片。

在一实施方式中，所述变形梁的轴向与所述主体结构的径向垂直，使所述变形梁仅受到沿自身轴向的作用力。

在一实施方式中，所述凹口的数量为多个，多个所述凹口沿所述主体结构的周向均匀设置，每一个所述凹口中设置一个所述变形梁。

在一实施方式中，所述固定端与所述主体结构之间为销钉连接或螺钉连接，或者所述固定端与所述主体结构之间卡合连接并结合胶水进行粘接。

在一实施方式中，当所述固定端与所述主体结构之间采用卡合连接时，所述固定端设有凸耳，所述凹口沿周向的两相对侧分别设有与所述凸耳配合的卡钩。

在一实施方式中，所述主体结构为中心对称结构并具有贯通的中心孔。

在一实施方式中，所述主体结构为分体式结构或一体成型式结构。

在一实施方式中，所述主体结构的外边缘还设置有避让缺口，所述避让缺口与所述凹口不重合。

在一实施方式中，所述避让缺口的数量为多个，多个所述避让缺口沿所述主体结构的周向均匀设置。

在一实施方式中，所述扭矩检测装置还包括应变片，其中：

至少两个所述应变片设置在所述主体结构上，另外至少两个应变片设置在一个所述变形梁上，且所述主体结构上的至少两个所述应变片与一个所述变形梁上的至少两个所述应变片组成一个惠斯通电桥；

或者，所述变形梁设置为多个，每一个所述变形梁上设置至少两个所述应变片，且任意两个所述变形梁上的至少四个所述应变片组成一个惠斯通电桥；

或者，所述变形梁设置为多个，至少四个所述应变片设置在所述主体结构上，每一个所述变形梁上设置至少两个所述应变片，每一个所述变形梁上的至少两个所述应变片与所述主体结构上的对应的至少两个所述应变片组成一个惠斯通电桥。

为实现上述目的，本发明还提供了一种机械臂关节，其包括扭矩输入端、扭矩输出端以及任一项所述的扭矩检测装置，所述扭矩输入端、所述扭矩检测装置和所述扭矩输出端依次连接且同轴设置，从所述扭矩检测装置的轴向看，所述扭矩检测装置中的主体结构的两相对侧分别与所述扭矩输入端和所述扭矩输出端固定连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种机械臂，由多个所述的机械臂关节组成。

在本发明提供的机械臂、机械臂关节及扭矩检测装置中，所述扭矩检测装置包括：主体结构及至少一个变形梁；所述主体结构沿垂直于自身轴线方向的两相对侧用于分别与扭矩输入端和扭矩输出端固定连接；所述主体结构的外边缘设置有至少一个凹口，每一个所述凹口中设置一个所述变形梁；所述变形梁的长度对应于所述主体结构的周向设置，且所述变形梁沿自身长度的两相对固定端分别与所述主体结构固定连接。

如此配置时，一方面由主体结构自身作为一个整体来承受扭矩，主体结构并非通过变形梁连接，而是在主体结构的外边缘的凹口处安装变形梁来感测扭矩，但是变形梁在变形的同时，可以进一步增强扭矩检测装置的刚度，使得扭矩检测装置的刚度为主体结构的刚度和变形梁的刚度的叠加，从而获得较高的刚度；另一方面由于变形梁设置在主体结构的外边缘处且自身可以获得较大的变形量，使得扭矩检测装置还具有较好的扭矩测量性能，确保扭矩检测精度。故而，本发明的扭矩检测装置能够同时兼顾对扭矩测量性能和刚度的要求，在不牺牲扭矩测量性能的情况下，确保了扭矩检测装置的刚度，进一步确保了机械臂关节和机械臂刚度，提升了机械臂定位精度。此外，本发明的扭矩检测装置的结构简单，使用安装方便，更有利于封装，提高扭矩检测时的耐油污以及密封性。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例一中的扭矩检测装置、扭矩输入端和扭矩输出端的分解图；

图2为本发明实施例一中的扭矩检测装置的主视图；

图3为本发明实施例中一的变形梁的主视图；

图4为图3中变形梁沿A-A连线的剖面图；

图5为本发明实施例一中的主体结构的第一部分及其上变形梁的主视图；

图6为本发明实施例一中的主体结构的第一部分的主视图；

图7为本发明实施例二中的主体结构的主视图；

图8为本发明实施例三中的主体结构的主视图；

图9为本发明实施例四中的变形梁的主视图；

图10为本发明实施例五中的变形梁的主视图；

图11为本发明实施例六中的变形梁的主视图；

图12为本发明实施例七中的变形梁从左右方向进行螺钉连接的示意图；

图13为本发明实施例八中的变形梁从前后方向进行螺钉连接的示意图；

图14为本发明实施例九中的变形梁从上下方向进行销钉连接的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“多个”、“若干”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。进一步，如在本说明书中所描述的术语不用于限制发明的范围。例如，空间上相对的术语-如“在…之下”、“在…下面”、“下”、“在…上面”、“上”、“水平”、“垂直”等可用于描述如图中所显示的一个要素或特征与另一个元素或特征的关系。这些空间上相对的术语意欲包括使用或操作中的装置除图中显示的位置和定向外的不同位置和定向。例如，如果将图中的装置翻转，那么如“在其它要素或特征下面”或“在其它要素或特征之下”所描述的要素然后将“在其它要素或特征上面”或“其它要素或特征之上”。因此，示例的术语“在…下面”、可包括上面和下面的位置和定向。装置可被另外定向(旋转90度或以其它的定向)，并且本文使用的空间上相对的描述词被相应地解释。同样，沿着和围绕各种轴的运动的描述包括各种特定的装置位置和定向。并且，术语“包括”指定叙述的特征、步骤、操作、要素和/或组件的存在但是不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、要素、组件、和/或组的存在或添加。描述为连接的组件可以是电或机械地直接连接，或它们可通过一个或多个中间组件间接连接。

本文中，“轴向”是指沿着扭矩检测装置或机械臂关节的轴线方向；“径向”是指沿着扭矩检测装置或机械臂关节的横截面方向；“周向”是指围绕扭矩检测装置或机械臂关节的轴线方向；“分体式结构”指的是机械结构之间单独或分开成型；“一体式结构”指的是机械结构之间整体或一体成型；“分体式连接”指的是机械结构之间单独或分开成型后，通过合适的方式连接在一起；“一体式连接”指的是机械结构之间整体或一体成型式连接。

本发明的核心在于提供一种扭矩检测装置，以解决现有法兰式扭矩检测装置所存在的问题。本发明的扭矩检测装置能够同时兼顾对扭矩测量性能和刚度的要求，在获得优异的扭矩测量性能的同时，还具有足够的刚度。

本发明提出的扭矩检测装置主要应用于机械臂关节上，特别应用于手术机器人的机械臂关节上。需了解，对于机器人关节，刚度是一个非常重要的指标，直接关系到使用过程中的定位精度。本发明的扭矩检测装置在检测扭矩的同时，可以保证扭矩检测装置保持较高的刚度，且保证刚度的同时，还可以保证较高的扭矩检测精度，可以使二者兼得，同时还具有结构简单，封装方便，提高其耐油污以及密封性的优点。

以下结合附图以及优选实施例对本申请作进一步的说明，且在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

<实施例一>

请参考图1和图2，本发明实施例一提供一种机械臂，其由多个机械臂关节组成，机械臂关节的数量不作特别的限定，如机械臂关节的数量大于、小于或等于6个。其中，所述机械臂关节包括依次连接且同轴设置的扭矩输入端10、扭矩检测装置20和扭矩输出端30。

扭矩检测装置20包括主体结构21和至少一个变形梁22。主体结构21位于扭矩输入端10和扭矩输出端30之间，分别与扭矩输入端10和扭矩输出端30固定连接。主体结构21上沿垂直于自身轴线方向的两相对侧分别与扭矩输入端10和扭矩输出端30固定连接。具体可参见图2，从垂直于主体结构21的轴线方向看，主体结构21上如虚线框标注的左侧和右侧分别与扭矩输入端10和扭矩输出端30连接，具体为左侧与扭矩输入端10连接，右侧与扭矩输出端30连接。扭矩输入端10输入扭矩，扭矩输出端30输出扭矩，扭矩检测装置20在扭矩输入端10和扭矩输出端30之间传递并检测扭矩。

主体结构21整体上为盘状结构，并具有合适的几何形状，例如圆形或正方形，主要采用圆形结构。主体结构21优选为中心对称结构，可选地设置有中心孔(未标注)，主体结构21的中心孔可供机械臂关节上的相关结构或导线通过。主体结构21可以为分体式结构，具体由对称设置的第一部分211和第二部分212组成，第一部分211和第二部分212相互独立成型后，通过合适的方式固定连接而拼接形成主体结构21。实际使用时，第一部分211和第二部分212相对应的一侧均与扭矩输入端10固定连接，第一部分211和第二部分212相对应的另一侧均与扭矩输出段30固定连接。例如从图1和图2的角度看，第一部分211和第二部分212的左侧均与扭矩输入端10固定连接，第一部分211和第二部分212的右侧均与扭矩输出端30固定连接。主体结构21与扭矩输入端10和扭矩输出端30之间的连接方式通常为螺钉连接。第一部分211和第二部分212上各自分布一定数量的螺钉连接用的装配孔，装配孔的数量不作特殊要求。

第一部分211和第二部分212的结构完全一致，为了清楚起见，以第一部分211为示意进行说明，第二部分212的结构可参考第一部分211。

参考图5和图6，第一部分211上设有用于与扭矩输入端10和扭矩输出端30连接的装配孔2111。第一部分211的外边缘中设有至少一个凹口213，凹口213的形状和大小设置为能够容纳整个变形梁22即可。在所示出的实施方式中，凹口213的形状为U形。优选地，凹口213的底部经过倒圆角处理。每一个凹口213中设置一个变形梁22。变形梁22以合适的方向设置在主体结构21上，具体地，变形梁22的长度对应于主体结构21的周向设置，使得变形梁22的主要受力方向为轴向而不是横向，使变形梁22主要为轴向受拉或受压。变形梁22的轴向即为长度方向，变形梁22的横向即为宽度方向。此外，变形梁22沿自身长度的两相对固定端分别与主体结构21固定连接，固定连接的方式可以是可拆卸或不可拆卸地连接，固定连接方式不作特殊要求。

可以理解的是，主体结构21本身无需通过变形梁22连接，也即，变形梁22不作为连接主体结构21使用，使主体结构21自身作为一个整体来承担机械臂关节的大部分扭矩，因此，其具有较大的刚度，以满足扭矩检测装置20对刚度的要求。还需理解，变形梁22安装于主体结构21的外边缘处，不仅进一步加强主体结构21的刚度，而且还能获得较大的形变量，因此，还满足了扭矩检测装置20对扭矩测量性能的要求。

因此，本发明的扭矩检测装置20无需设置内外法兰结构，也无需通过梁连接内法兰结构和外法兰结构，而是由主体结构21作为一个整体来承受扭矩，并在主体结构21的外边缘的凹口213处安装变形梁22来感测扭矩，且变形梁22在变形的同时，可以使扭矩检测装置20的刚度进一步增强。因此，扭矩检测装置20的刚度即为主体结构21的刚度和变形梁22的刚度的叠加，可以获得有较高的刚度。并且变形梁22设置在主体结构21的外边缘处且自身可以获得较大的变形量，使得扭矩检测装置20还具有较好的测量性能。故而，本发明的扭矩检测装置20能够同时兼顾对测量性能和刚度的需求，在不牺牲测量性能的情况下，确保了扭矩检测装置20的刚度，从而确保了机械臂关节刚度和机械臂刚度，提升了机械臂定位精度。

变形梁22的轴向与主体结构21的径向呈一定夹角设置而非重合。优选地，变形梁22的轴向与主体结构21的径向垂直，使得变形梁22在受力时基本上仅受到沿自身轴向(即长度方向)的作用力(如轴向拉力或轴向压力)，以此进一步提升扭矩检测精度，避免其他方向上的作用力对扭矩检测的影响。

变形梁22优选为多个，以此提升扭矩检测精度，每一个变形梁22上对称设置至少两个应变片23(如图4所示)。多个变形梁22优选沿主体结构21的周向均匀设置。相对应地，凹口213的数量为多个，多个凹口213沿主体结构21的周向均匀设置，每一个凹口213中设置一个变形梁22。在所示出的实施方式中，变形梁22为两个，分别设置在第一部分211和第二部分212上，且两个变形梁22周向错开180°设置。当然，变形梁22的数量还可以是3个或3个以上，所有变形梁22沿主体结构21的周向错开一定角度设置，优选周向错开相同角度设置。每一个变形梁22的两相对固定端与主体结构21固定连接，每一个变形梁22由于外部载荷(扭矩)的作用而发生弹性变形。

变形梁22与主体结构21之间可以是一体式结构或分体式结构。在所示出的实施方式中，变形梁22与主体结构21之间为分体式连接，以方便单独加工变形梁22和主体结构21，将两者设置为不同强度和/或不同弹性模量，从而更好的满足扭矩检测时对测量性能和刚度的要求。主体结构21的材料强度优选高于变形梁22的材料强度，和/或，主体结构21的材料弹性模量优选高于变形梁22的材料弹性模量。主体结构21优选由高强度且高弹性模量的材料制成，变形梁22优选采用中等强度且中等弹性模量的材料制成。本申请对制备主体结构21的材料和/或变形梁22的材料不作特别限定。

扭矩检测装置20还可进一步包括应变片23，至少两个应变片23对称设置在一根变形梁22上，应变片23用于随同变形梁22的变形而产生变形。应变片23将自身变形显示为其电阻值的变化，根据电阻值的变化可获取惠斯通电桥的电压的变化，测量电压变化即可测量机械臂关节所受到的扭矩。应变片23通常由电阻丝组成，电阻丝位于纤细的例如由合金材料构成的承载元件上。

应变片23的布置方式可以有多种。在本申请的一些实施方式中，至少两个应变片23对称设置在主体结构21上，另外至少两个应变片23对称设置在一个变形梁22上，且主体结构21上的至少两个应变片23与一个变形梁22上的至少两个应变片23组成一个惠斯通电桥。在本申请的一些实施方式中，变形梁22设置为多个，每一个变形梁22上对称设置至少两个应变片23，且任意两个变形梁22上的至少四个应变片23组成一个惠斯通电桥。在本申请的其他实施方式中，至少四个应变片23两两对称设置在主体结构21上，每一个变形梁22上对称设置至少两个应变片23，每一个变形梁22上的至少两个应变片23与主体结构21上的对应的至少两个应变片23组成一个惠斯通电桥。主体结构21上的应变片23主要设置在非应变敏感区以作为温度补偿电阻使用。需理解，主体结构21上的应变片23用于进行温度补偿，以消除温度对扭矩测量的影响，因此，主体结构21上的应变片23需要设置在非应变敏感区域，以消除应变对温度补偿电阻的影响。

扭矩检测装置20还可包括与惠斯通电桥连接的处理单元(未图示)，所述处理单元用于根据所述惠斯通电桥所输出的电信号(如电压)获取机械臂关节所受到的扭矩。本申请对处理单元的结构不作限定，本领域技术人员可以根据现有技术对其结构进行理解，例如可设置为专用集成电路，专用集成电路可对惠斯通电桥的电信号进行采集、放大、过滤、模数转换等处理，最终根据电信号获取扭矩。所述信号处理电路板可设置在主体结构21上或其他位置(如扭矩输入端10、扭矩输出端30)，优选处理单元直接固定在主体结构21上，并位于扭矩输入端10和扭矩输出端30之间，这样可以减少布线长度，降低布线难度。

参考图3和图4，变形梁22优选为中心对称结构，使变形梁22既关于沿长度方向的对称轴对称设置，又关于沿宽度方向的对称轴对称设置。在扭矩检测时，变形梁22整体受力均匀，并轴向拉伸或压缩以感应扭矩，扭矩检测精度高。具体地，变形梁22包括在变形梁22的长度方向上相对设置的两个固定端221，两个固定端221分别与主体结构21固定连接。变形梁22还包括位于两个固定端221之间的应变区222，且应变区222与固定端221之间设置有一个连接区223，连接区223的宽度小于固定端221的宽度以及应变区222的宽度。当变形梁22受力时，应变区222可以获得较大的形变量。应变片23对称设置在应变区222，以感测应变区222的形变而产生相应的变形。为使应变区222具有更好的形变性能，优选地，应变区222设置有镂空2221。镂空2221的设置使应变区222可以获得更大的形变量，提升扭矩检测性能。镂空2221的形状可以是各种，优选为使应变区222能够受力均匀的图形，如矩形孔、腰圆孔等中心对称图形。在图3所示出的实施方式中，镂空2221为长方形孔，优选长方形孔的边角经过圆角处理以减少应力集中。在本申请的其他实施例中，应变片23可以设置在镂空2221沿宽度方向的孔壁上，但是考虑到安装难度，通常不设置在镂空2221的孔壁上。

为了提升安全系数，连接区223与固定端221及应变区222之间进一步光滑连接。“光滑连接”包括圆弧连接，即在过渡区域进行圆角处理，以减小应力集中。光滑连接时，可以采用曲率半径大或小的圆弧面过渡，具体不作要求。光滑连接使得连接区223与固定端221及应变区222之间的过渡区域受力均匀，降低断裂的风险。

应变区222和连接区223之间优选设置有一个加强区224，加强区224的宽度大于应变区222的宽度以及连接区223的宽度。加强区224的设置，提高了应变区222的抗弯强度，可降低应变区222的弯曲变形，从而减少弯曲变形对扭矩测量的影响。优选地，加强区224与应变区222及连接区223之间光滑连接。在图3所示出的实施方式中，连接区223与固定端221和加强区224之间采用较大的圆弧面进行过渡，使得连接区223沿宽度方向的两相对侧面基本上也为圆弧面。进一步地，固定端221的宽度与加强区224的宽度相等。

应变区222沿宽度方向的两相对侧面(即远离镂空2221的侧面)优选平行设置，并在应变区222的两平行设置的侧面安装应变片23。在应变区222平行设置的侧面上安装应变片23时，可以进一步减少弯曲变形对扭矩测量的影响。然而在本申请的其他实施方式中，应变区222沿宽度方向的两相对侧面也可不平行设置，但是需要关于沿长度方向的轴线对称设置。因此，在有扭矩的情况下，位于变形梁22上的两个应变片23均被轴向拉伸或均被轴向压缩。

固定端221与主体结构21之间通过合适的方式固定连接，如采用销钉连接或螺钉连接，或者卡合连接并结合胶水粘接。参考图3和图5及图6，在所示出的实施方式中，固定端221设有凸耳2211，凹口213沿周向的两相对侧分别设有与凸耳2211配合的卡钩215。为了确保固定的可靠性，优选卡合连接时，还采用胶水粘接连接固定端221与主体结构21。可选地，凹口213沿第一部分211的周向的两相对侧面设有与固定端221配合的安装孔214。

参考图2，主体结构21的外边缘可选地还设置有避让缺口216，避让缺口216与凹口213不重合。避让缺口216用于避让机械臂关节上的相关结构。避让缺口216可设置为多个，多个避让缺口216沿所述主体结构21的周向均匀设置。

<实施例二>

以下主要针对与实施例一的区别之处进行说明，与实施例一相同的部分请参考实施例一。

请参考图7，在本申请实施例二中，主体结构21为整体或一体式成型结构。相比于分体式设计，一体式的主体结构21更有利于加工成型，而且能够更好地控制主体结构21的形状、尺寸，保证扭矩检测精度。与实施例一不同之处还在于，主体结构21上取消了避让缺口216。

<实施例三>

以下主要针对与上述实施例一和实施例二的区别之处进行说明，与上述实施例一和实施例二相同的部分请参考上述实施例一和实施例二。

请参考图8，在本申请实施例三中，主体结构21为整体或一体式成型结构，但是与实施例二的区别在于，一体式的主体结构21上设置有避让缺口216。

<实施例四>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与实施例一相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图9，在本申请实施例四中：变形梁22取消了加强区224；连接区223与固定端221和加强区224之间采用较小的圆角进行过渡，使得连接区223沿宽度方向的两相对侧面基本上还是为平面；采用正方形的镂空2221替代长方形的镂空2221；固定端221沿长度方向的长度增加，以此增加连接强度。

<实施例五>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与实施例一相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图10，在本申请实施例五中：变形梁22取消了加强区224；连接区223与固定端221和加强区224之间采用较小的圆角进行过渡，但连接区223沿宽度方向的两相对侧面局部为弧面；采用正方形的镂空2221替代长方形的镂空225；固定端221沿长度方向的长度增加，以此增加连接强度。

<实施例六>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与上述实施例相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图11，在本申请实施例六中：连接区223与固定端221和加强区224之间采用较小的圆角进行过渡，使得连接区223沿宽度方向的两相对侧面基本上还是为平面；固定端221的宽度大于加强区224的宽度，以增加连接强度；长方形的镂空2221的四个边角作了调整，采用更大的半径进行圆角过渡处理。

<实施例七>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与上述实施例一相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图12，变形梁22与主体结构21之间的连接方式为螺钉连接，每个固定端221可采用两颗螺钉24进行连接，并可以从左右方向固定变形梁22。螺钉连接的好处包括：(1)可以保证更加优异的连接强度；(2)降低对零件加工精度的要求，节约成本；(3)便于安装，提升生产效率；(4)便于拆卸，对后期零件更换维护非常有利。

<实施例八>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与上述实施例一相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图13，变形梁22与主体结构21之间的连接方式为螺钉连接，每个固定端221可采用两颗螺钉24进行连接，并从前后方向固定变形梁22。

<实施例九>

以下主要针对与上述实施例一的区别之处进行说明，与上述实施例一相同的部分请参考上述实施例一。

请参考图14，变形梁22与主体结构21之间的连接方式为销钉连接，每个固定端221可采用一个销钉25进行连接，并从上下方向固定变形梁22。销钉连接的优点与螺钉连接类似，不再展开说明。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种扭矩检测装置，其特征在于，包括主体结构及至少一个变形梁；所述主体结构上沿垂直于自身轴线方向的两相对侧用于分别与扭矩输入端和扭矩输出端固定连接；

所述主体结构的外边缘设置有至少一个凹口，每一个所述凹口中设置一个所述变形梁；所述变形梁的长度对应于所述主体结构的周向设置，且所述变形梁沿自身长度的两相对固定端分别与所述主体结构固定连接。

2.根据权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述变形梁为中心对称结构，所述变形梁具有位于两个所述固定端之间的应变区，所述应变区与所述固定端之间设置有一个连接区，所述连接区的宽度小于所述固定端的宽度以及所述应变区的宽度。

3.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述应变区中设有镂空。

4.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述连接区与所述固定端及所述应变区之间光滑连接。

5.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述连接区和所述应变区之间设置有一个加强区，所述加强区的宽度大于所述应变区的宽度以及所述连接区的宽度，所述加强区与所述应变区及所述连接区之间光滑连接。

6.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述应变区沿宽度方向的两相对侧面平行设置，所述应变区的两平行设置的所述侧面用于安装应变片。

7.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述变形梁的轴向与所述主体结构的径向垂直，使所述变形梁仅受到沿自身轴向的作用力。

8.根据权利要求2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述凹口的数量为多个，多个所述凹口沿所述主体结构的周向均匀设置，每一个所述凹口中设置一个所述变形梁。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述固定端与所述主体结构之间为销钉连接或螺钉连接，或者所述固定端与所述主体结构之间卡合连接并结合胶水进行粘接。

10.根据权利要求9所述的扭矩检测装置，其特征在于，当所述固定端与所述主体结构之间采用卡合连接时，所述固定端设有凸耳，所述凹口沿主体结构周向的两相对侧分别设有与所述凸耳配合的卡钩。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述主体结构为中心对称结构并具有贯通的中心孔。

12.根据权利要求11所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述主体结构为分体式结构或一体成型式结构。

13.根据权利要求11所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述主体结构的外边缘还设置有避让缺口，所述避让缺口与所述凹口不重合。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，还包括应变片，其中：

至少两个所述应变片设置在所述主体结构上，另外至少两个所述应变片设置在一个所述变形梁上，且所述主体结构上的至少两个所述应变片与一个所述变形梁上的至少两个所述应变片组成一个惠斯通电桥；

或者，所述变形梁的数量为多个，每一个所述变形梁上设置至少两个所述应变片，且任意两个所述变形梁上的至少四个所述应变片组成一个惠斯通电桥；

或者，所述变形梁的数量为多个，至少四个所述应变片设置在所述主体结构上，每一个所述变形梁上设置至少两个所述应变片，每一个所述变形梁上的至少两个所述应变片与所述主体结构上的对应的至少两个所述应变片组成一个惠斯通电桥。

15.一种机械臂关节，其特征在于，包括扭矩输入端、扭矩输出端以及如权利要求1-14中任一项所述的扭矩检测装置，所述扭矩输入端、所述扭矩检测装置和所述扭矩输出端依次连接且同轴设置，从所述扭矩检测装置的轴向看，所述扭矩检测装置中的主体结构的两相对侧分别与所述扭矩输入端和所述扭矩输出端固定连接。

16.一种机械臂，其特征在于，由多个根据权利要求15所述的机械臂关节组成。

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