CN117705335A - 一种电感式可重构多维力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电感式可重构多维力传感器，涉及多维力/力矩传感器领域，由底座、电感测量模块、力‑位移转换装置组成，所述电感测量模块，固定在底座上用于测量线圈阵列电感，所述力‑位移转换装置由上盖板和弹性体，金属板组成并固定在一起，上盖板承受的多维力/力矩转换为金属板的多维位移/旋转。传感器通过线圈阵列与金属板的电磁耦合测量金属板的多维位移从而实现了多维力的测量，传感器通过更改金属板相对于线圈阵列的角度配置实现测量力到测量力矩的功能重构，通过更改弹性体刚度和垫片厚度实现量程，灵敏度及分辨率的性能重构。本发明解决了传统基于应变测量的多维力传感器无法调节传感器性能及其功能的问题。

Description

一种电感式可重构多维力传感器

技术领域

本发明属于多维力传感器、电涡流位移传感器领域，尤其涉及一种电感式可重构多维力传感器。

背景技术

多维力传感器是指能够同时测量笛卡尔坐标系中三维正交力/力矩的传感器，相关技术的研究已经有较长的历史，在智能协作机器人，机器人智能制造、康复和医疗机器人、人机交互和遥操作系统、以及空间和深海探测等领域有着广泛的应用。目前多维力/力矩传感器主要的技术原理有应变测量法和位移测量法两种，基于应变测量法的多维力/力矩传感器是通过在弹性梁上贴上12-24个应变片来检测梁的拉伸/压缩或者弯曲。采用应变测量法的传感器包括金属箔应变片、半导体应变片（硅的压阻效应）、光纤布拉格光栅(FBG)等。由于其弹性梁加工以及应变片粘接的复杂性导致其价格居高不下，传感器性能和功能的定制化也较少涉及。而基于位移测量法的多维力/力矩传感器主要以电容式为主，由于电容的大小与电极距离成反比，通常为几十到上百微米的量级，该方法对电极的加工和安装精度有着非常高的要求。此外，电容式传感器虽然具有灵敏度高、线性度高、温度稳定性好等优点，但其容易受湿度、灰尘和油污等环境因素的影响，需要进行真空封装或者密封处理。基于光反射强度的非接触式位移测量法也被用来实现多维力的测量，由于其在成本和定制化方面的优势，以及无电磁干扰等优点，发展非常迅速，但是其性能和体积与传统的六维力/力矩传感器还有一定差距。

电涡流位移传感器是采用基于涡流效应的位移传感器。电涡流位移传感器可以实现非常高的位移测量分辨率，同时具有非接触测量、稳定性高、对环境污染不敏感、工作温度范围宽、频率响应宽等诸多优势。电涡流位移传感器容易受到电磁干扰的影响，需要复杂的屏蔽处理。目前电涡流位移传感器已经广泛地应用与各种实验研究和工业现场的位移、振动、角度、速度等的测量。其原理是对测量线圈施加高频激励从而在目标导体中产生感应涡流，将探测线圈与被测目标之间的距离变化转换为感应线圈阻抗(包括电感和电阻)的变化，而其信号调理电路通过测量探测线圈参数的变化来获取位移信息。

面对快速增长的个性化应用场景，低成本、可定制、耐冲击、易于集成的六维力传感器迫切需要取得突破。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电感式可重构多维力传感器，其为一种基于电感式微位移测量法的可重构多维力传感器，是一种基于位移测量法的多维力传感器，能够实现传感器功能上的重构，通过改变金属板相对于线圈阵列的角度可以实现从测量x、y、z三轴力到测量z轴力和xy轴扭矩的改变，同时能够实现性能（传感器的量程、分辨率、灵敏度）的重构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电感式可重构多维力传感器，包括上盖板、弹性体、金属板、垫片、电感测量模块、线圈阵列、通讯接口、底座。

其中上盖板、弹性体、金属板通过弹性体中间的正方形孔粘接到一起构成力-位移转换装置，其中上盖板位于最上部，弹性体位于中间，金属板位于下部，该装置可以将上盖板上所承受的力转换为金属板的位移/旋转。

线圈阵列、通讯接口位于电感测量模块上，而电感测量模块安装在底座上用于测量线圈阵列的电感。

弹性体的外边框和垫片上有四个小孔，通过四个螺栓将力-位移转换装置，垫片以及装有电感测量模块的底座固定在一起，其中垫片位于底座和力-位移转换装置中间，用来确保金属板与线圈阵列之间的距离。

本发明基于电涡流位移测量原理，当被测多维力施加到传感器的上盖板的时候造成弹性体的形变，引起金属板的移动，从而使金属板和线圈阵列之间的法向与切向间距改变，金属板中的涡流强度产生变化，与线圈阵列的磁场耦合也发生变化，因此使得线圈阵列的电感变化，通过处理测量得到的四个线圈的电感值得到多维力的信息。

优选的，一个上盖板作为加载平台和弹性体连接在一起，直接承受力和力矩，并将力无损耗的施加到弹性体的内移动块上。

优选的，弹性体的作用是将力学信息转换成位移信息，当力和力矩施加在弹性体的内移动块上时，由于弹性体的应变梁的变形会导致内移动块产生一个相对线圈阵列的位移/旋转。

优选的，弹性体和金属板固定在一起，其形变会使金属板发生位移，改变与线圈阵列之间的切向以及法向距离，从而改变线圈阵列的电感。

优选的，采用四个线圈组成的线圈阵列，借助这种排布将金属板的多维位移/旋转可以通过相应的电感解耦方程表达。

优选的，电感测量模块给每个线圈施加一个高频交流电流，同时能以极高的分辨率测量出四个线圈电感。

优选的，线圈电感随金属板和线圈距离的变化关系近似为指数曲线。因此在不同的距离区间内灵敏度不同，借助这个特性通过改变垫片的厚度从而调整金属板相对于线圈阵列的位移区间，进而实现传感器测量范围的定制，同时通过改变弹性体的刚度（厚度或结构），能够实现传感器灵敏度（分辨率）的定制。

优选的，加载在传感器上的力最终引起线圈电感的变化，电感测量模块同时测量四个线圈的电感，并转换为数字量从而减少传输过程的干扰，再通过通讯接口与上位机交互借助解耦矩阵获得相应的力的信息。

优选的，上盖板和弹性体之间设有安全距离，当超出安全距离时视为过载，此时上盖板接触到弹性体的外边框，阻止弹性体继续移动，从而实现过载保护的效果。

有益效果：

本发明是一种全新的基于位移测量的多维力/力矩传感器，结构简单，成本低，具有过载保护功能，能够测量动态和静态力，并且该传感器以电涡流位移传感器为基础，兼具电涡流位移传感器可靠性好、灵敏度高、非接触式测量、且相对于基于电容式位移测量法的多维力/力矩传感器具有对油污温度变化不敏感的特点。

本发明通过测量金属板的多维位移从而实现了多维力的测量，其样机x、y、z三轴力测量范围达到为0-20N，三轴分辨率接近1mN，同时在10小时长时间工作中，x、y轴漂移为仅为0.02N，z轴为0.06N。本发明通过更改金属板相对于线圈阵列的角度配置从而实现同时测量x、y、z三轴力或者同时测量z轴力和x、y轴扭矩不同功能上的重构，通过更改弹性体刚度和垫片厚度实现量程，灵敏度及分辨率的性能上的重构，解决了传统多维力传感器量程和灵敏度固定造成的使用场景要求高的问题。更为重要的是，本发明所设计的易拆卸式弹性体和垫片，传感器整体的组装在几分钟内就能够完成，且整体具有很高的集成性，不需要额外的信号调理装置。

本发明结合电涡流位移传感器的特点提出了基于电感微位移测量的可重构多维力/力矩传感器，稳定性好，性能优异，价格便宜且能够实现功能和性能的重构，有望推动多维力传感器在智能机器人、智能制造、遥操作系统、医疗健康和人机交互等方面的广泛应用，促进相关领域的发展，实现良好的社会经济效益。

附图说明

图1为本发明的一种电感式可重构多维力传感器的零件爆炸视图；

图2为本发明的能够测量x、y、z三轴力的多维力传感器的三视图以及三维图；

图3为本发明的单个线圈电感与距离（线圈与金属板的距离）的变化图；

图4（a）为能够测量x、y、z三轴力的传感器其金属板相对于线圈阵列的角度配置，图4（b）为金属板相对于线圈阵列的z轴位移，图4（c）为金属板相对于线圈阵列的x轴位移，图4（d）为金属板相对于线圈的y轴位移；

图5（a）为本发明所采用的弹性体及其尺寸，图5（b）为弹性体垂直变形的仿真结果，图5（c）为弹性体水平变形的仿真结果，图5（d）为弹性体扭转变形的仿真结果；

图 6（a）为与/>之间的关系，图 6（b）为/>与/>之间的关系，图 6（c）则表示在预加/>作用下，/>与/>的关系，图 6（d）则表示在预加/>作用下，与/>的关系；

图 7（a）标定后传感器样机输出与实际/>值对比图，图 7（b）标定后传感器样机/>输出与实际/>值对比图；

图 8（a），图8（b），图8（c），图8（d）为测量x、y、z轴三轴力的样机的耦合情况说明图；其中，图8（a）为每次给x轴加载2N的力直到20N，传感器的三轴力实际输出；图8（b）为每次给y轴加载2N的力直到20N，传感器的三轴力实际输出；图8（c）为连续给z轴施加从0N到20N的力，传感器的三轴力实际输出；图8（d）为先每次给y轴施加2N的力直到8N，再给x轴每次施加2N的力直到8N，传感器的三轴力实际输出；

图 9传感器上盖板以及金属板和弹性体的固定方式及其过载保护装置；

图10重构后的测量z轴力和x、y轴扭矩的多维力/力矩传感器的三视图以及三维图；

图11（a）为能够测量z轴力和x、y轴扭矩的传感器其金属板相对于线圈阵列的角度配置，图11（b）为金属板相对于线圈阵列的y轴扭转，图 11（c）为金属板相对于线圈阵列的x轴扭转；

附图标记说明：

1-上盖板；2-弹性体；3-金属板；4-垫片；5-电感测量模块；6-线圈阵列；7-通讯接口；8-底座；9-螺栓；10-内移动块；11-外边框；12-重构后上盖板。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明实现基于电感位移测量的多维力/力矩传感的具体实施方式。本发明属于以位移测量为基本原理的多维力/力传感器，以电涡流位移传感器作为多维位移/旋转测量手段，通过弹性体作为位移-力转换桥梁，从而实现多维力/力矩的测量。

如图 1 所示，本发明一种电感式可重构多维力传感器由上盖板1、弹性体2、金属板3、垫片4、电感测量模块5、线圈阵列6、通讯接口7、底座8组成。其中上盖板1、弹性体2、金属板3通过弹性体2中间的正方形孔粘接到一起构成力-位移转换装置，其中上盖板1位于最上部，弹性体2位于中间，金属板3位于下部，力-位移转换装置可以将上盖板1上所承受的力转换为金属板的位移/旋转。

线圈阵列6位于电感测量模块5上，而电感测量模块5安装在底座8上用于测量线圈阵列6的电感。弹性体的外边框11和垫片4上有四个小孔，通过四个螺栓9将力-位移转换装置，垫片4以及装有电感测量模块5的底座8固定在一起，其中垫片4位于底座8和力-位移转换装置中间，用来确保金属板3与线圈阵列6之间的距离。线圈阵列6按照排布共有四个线圈。图2为装配完成后的电感式多维力传感器样机的三视图以及三维结构图。

本发明的上盖板1、底座8的材料为聚甲醛（POM），采用机加工制作，弹性体2、垫片4的材料为聚甲醛（POM），采用激光切割制作，金属板3的材料为铝，厚度为0.2mm，通过激光打标机制作。电感测量模块5和线圈阵列6通过印刷电路板加工（PCB），本发明所需零件及其制作工艺较为成熟，且发明本身装配简单，具有大批量生产的潜力。

对于一个普通线圈，电感是其基本属性之一，使用线圈阵列6作为本发明的电涡流激发装置，电感测量模块5给线圈阵列6的每个线圈施加一个高频交流电流，引起磁场高频的变化，由于交变磁场的作用产生了感应电流（涡流），涡流产生的磁场与线圈的磁场相互作用，降低了线圈的等效电感，金属板3与线圈之间的涡流效应与两者之间的距离和重合面积密切相关，距离越近重合面积越大涡流效应越强，线圈电感越小。

金属板3和线圈之间存在一个最大测量间距，当超过这个间距的时候涡流效应很弱，电感测量模块5难以检测出电感变化。同时由图3所示，线圈电感随距离（金属板3与线圈之间的距离）变化具有明显的非线性，对于确定的线圈直径，其金属板3和线圈的距离越近灵敏度越高，对于本发明，其线圈直径为8mm，图 3为其随距离（金属板3与线圈之间的距离）而产生的电感变化图，选择金属板3和线圈之间的初始距离为2mm，位移区间为1-2mm，如图3所示，在这个位移区间具有较好的灵敏度。同时本发明的电感测量模块5具有同时测量阵列中四个线圈的能力且电感分辨率达到28位，数字输出，通过IIC通讯与上位机交互，避免了信号传输过程中的干扰。

如图 4（a），图4（b），图4（c），图4（d）所示，将四个完全相同的线圈L1、L2、L3、L4按照的阵列进行排列组成线圈阵列6，研究金属板3不同的运动方向对于线圈电感的影响。初始状态，金属板3相对于线圈阵列6呈45°配置，如图 4（a）所示，这种角度配置能够同时获得较高的x、y、z三轴力灵敏度，此时四个线圈和金属板3正对的面积是相同的，因此会产生相同的涡流效应，电感测量模块5测量出四个线圈接近的电感数值。如图 4（b）所示，当金属板整体受到一个沿z轴负方向的位移时，线圈L1、L2、L3、L4和金属板的正对面积不变，但是间距减小了，电涡流效应随着距离的减小而增加，造成四个线圈电感的同步减小。将金属板沿z轴方向移动产生的电感变化定义为/>，计算公式为：

，

其中分别为线圈L1、L2、L3、L4的电感变化值。

如图 4（c）所示，当金属板3整体受到一个沿x轴正半轴的位移时，线圈L1、L4和金属板正对的面积减小，涡流效应减弱，电感值增大，线圈L2，L3和金属板正对的面积增加，涡流效应加强，电感值减小。将金属板3沿x轴方向移动产生的电感变化定义为，其计算公式为：

，

同理，如图 4（d）所示，当金属板3整体受到一个沿y轴的位移时，线圈L3，L4和金属板3正对的面积减小，涡流效应减弱，电感值增大，线圈L1，L2和金属板正对的面积增加，涡流效应加强，电感值减小。将金属板沿y轴方向移动产生的电感变化定义为，其计算公式为：

，

综上所述，三轴位移则通过如下解耦电感计算：

，

由于上盖板1、弹性体2和金属板3固定在一起，上盖板1承受的力转换为弹性体2的内移动块10的变形，金属板3随着弹性体2的内移动块10的变形而发生位移，所以本发明所承受的三轴力就转换为金属板3的三轴位移。而三轴位移对应的解耦电感为上述公式定义，故/>对应的解耦电感分别为/>。

如图 5（a）所示为本发明所用的弹性体2，该弹性体2沿x、y轴对称，所以其x、y方向上具有相同的力学特性，后续只需要讨论其中之一即可。该弹性体2基本作用是将受力信息转换为位移信息。弹性体2的基本构造包括内移动块10和外边框11，中间通过一定数量的弹性梁连接，外边框11相对于线圈固定，当受到外力时，内移动块10产生位移，带动弹性梁运动。金属板3是和弹性体2的内移动块10粘接在一起的，弹性体2形变产生的位移会直接反映在金属板3上。因此弹性体2的刚度的不同会造成同样大小的力产生不同大小的位移。从而得到不同的电感变化值。如图 5（b），图5（c），图5（d）所示为施加不同方向力和力矩时应变梁的应变情况。很显然，当传感器其余条件不变时，弹性体2的刚度越大，同样大小的力产生的位移越小，因此，测量范围越大，灵敏度越小。

如图6（a），图6（b），图6（c），图6（d）所示为传感器在力作用下相应的解耦电感的变化曲线，如图 6（a）所示，首先单独在x轴加载一个线性变化的力，近似线性变化。而解耦电感响应较小。对于y轴，由于该传感器具有对称性，固其特性与x轴类似，不在作详细说明。如图6（b）所示，单独在z轴施加一个线性变化的力，/>的电感变化也近乎线性且/>输出很小。然后图 6（c）显示了x轴在预加z轴载荷时的电感响应情况，图 6（d）显示了z轴在预加x轴载荷时的输出响应情况，可以看到，对于z轴的预加载荷会导致金属板3与线圈阵列6之间的距离减小，从而耦合增强，所以此时x轴的电感随其载荷的变化虽然依旧是线性但是其灵敏度有一定的提高。而对于x轴的预加载荷z轴输出变化较小，且线性度不变。综上可以得到结论其他轴的预加载荷不会影响到相应轴的线性输出。但是也能看到目前已有的解耦电感并不能完全解耦，三轴力/>与三轴的解耦电感之间存在串扰，因此需要在多个轴上施加载荷来进行全面的标定，从而获得解耦矩阵，从测量的电感值计算力的输出。本发明结构上具有对称性，沿x轴的剪切力和沿着y轴的剪切力具有相同特征。所以将剪切力/>定义为：

，

剪切力对应的电感为：

，

因此可以使用一个双参数三阶多项式方程来描述三轴力和解耦电感之间的关系：

，

每个三阶多项式共有6项，其中上标1，2分别表示对应电感的1次方和2次方。通过实验所得的实际和/>之间借助最小二乘法进行拟合，得到上述多项式中的常系数/>到/>，/>到/>，/>到/>。从而获得所需的解耦矩阵C：

，

所以力的输出可以定义为：

，

其中上标表示矩阵的转置。

本发明的标定方法包括如下步骤：

步骤1、将传感器组装完毕，固定标定装置。

步骤2、首先在z轴加载一个固定的力，例如z轴加载1 N，再在x轴从小到大加载，比如从0N加载到20N，并读取加载的三轴力和解耦电感/>。之后增加z轴载荷至2N，在x轴重复加载（0N到20N）。依次类推，直至z轴力加载至20N。因为x、y轴之间电感是相互独立的耦合很小，因此只需要单独在x或者y轴上加载即可，不需要三轴一起加载。

步骤3、根据采集到的三轴力和解耦电感/>，借助上述提到的最小二乘法拟合求解出相应的解耦矩阵C。

步骤4、利用解耦矩阵C与解耦电感在上位机做运算，从而得到需要的三轴力/>。

将标定后的y轴和z轴的力输出载荷与实际载荷同时绘制于图 7（a）和图7（b）上，可以看到其吻合情况较好，最大误差小于其量程的2.9 %，在不同的z轴力的情况下，在x/y轴上施加一个递增的力，三角形标记点代表商用传感器测量所得的值，正方形标记点代表的是传感器标定后的测量值，可以看出两者基本一致。然后将标定后的传感器分别进行单轴力的加载，如图 8（a）所示，其展示了每次向x轴加载1N的力时各轴的一个响应结果，图 8（b）则是x轴每次加载1N时各轴的输出结果，图 8（c）则是给z轴一个从0到20N的连续的加载，各轴的响应情况，图 8（d）显示了先按照每2N的顺序将y轴加载到8N,在按照每2N的顺序将x轴加载到8N。可以看到。耦合误差总体上较小，且多轴输出较为稳定。

本发明为了提高在使用过程中的寿命，以及提高抗冲击能力，设计了相应的过载保护机构，如图9所示当外界的力作用到上盖板1时，力被转换为弹性体2的中间部分的内移动块10的位移，由于弹性体的外边框11与垫片4通过螺栓9固定在底座8上不会发生变形位移，所以当超过传感器承受的极限时，上盖板1与外边框11接触，无法再发生位移，从而实现过载保护的功能。

最后介绍本发明的重构概念，本发明能够实现传感器功能以及性能的重构。首先是功能上的重构，功能重构后的传感器能够实现z轴力和x、y轴扭矩的测量，如图10所示，为重构后的传感器三视图和三维图，重构后上盖板12和上盖板1形状不同，这是为了便于标定过程中扭矩的加载，同时重构后的传感器的金属板3与线圈阵列6的配置角度也不同。如 11（a）所示，此时金属板3相对于线圈阵列6呈0°配置，这种配置由于金属板3相对于线圈的重合面积更大，所以其z轴灵敏度更高，并且当金属板3因为承受扭矩而偏转时线圈阵列6的电感变化也会更大，所以这种配置用来对z轴力和x、y轴扭矩进行测量。对于功能重构后的传感器，除了上盖板1变为了重构后上盖板12，还有金属板3相对于线圈阵列6的配置角度不同，其余零件均相同，且安装方式也相同。

重构后，如图 10所示，当金属板3承受一个y轴扭矩时，金属板3发生偏转，线圈L2，L3与金属板3的间距减小，电涡流效应增强，线圈电感减小。如图11（b）所示，线圈L1、L4和金属板间的间距增大，电涡流效应减弱，线圈电感增大。将金属板沿y轴扭转产生的电感变化定义，其计算公式为：

，

其中分别为线圈L1、L2、L3、L4的电感变化值。

如图 11（c），当金属板3承受一个x轴扭矩时，金属板3沿着x轴发生扭转。线圈L1、L2和金属板间的间距减小，电涡流效应增强，线圈电感减小。线圈L3、L4和金属板间的间距增大，电涡流效应减弱，线圈电感增大。将金属板沿y轴扭转产生的电感变化定义为，其计算公式为：

，

当金属板3承受z轴力，金属板3与线圈L1、L2、L3、L4距离减少，电涡流效应增大，其解耦电感定义为：

，

综上所述，重构后的多维力/力矩传感器的解耦电感如下所示：

，

对于重构后的传感器，其标定与重构前方法相同，借助多轴力加载数据集和最小二乘法拟合，从而获得需要的解耦矩阵C。

接着是传感器性能的重构，由图3可以看到单个线圈电感随距离（金属板与线圈之间的距离）变化具有明显的非线性。对于确定的线圈直径（优选的，本发明的线圈直径为8mm），金属板3与线圈阵列6之间距离越近灵敏度越高，所以金属板3与线圈阵列6之间的工作距离以及弹性体2的刚度可以决定传感器的灵敏度和分辨率，同时金属板3的位移区间以及弹性体2的刚度能够决定传感器的量程，通过改变垫片4的厚度能够改变金属板3的位移区间，如果希望获得较高的灵敏度可以选择更薄的垫片4或者刚度更大的弹性体2（优选的，本发明的弹性体2为2mm厚度），从而实现传感器性能的重构。

根据本发明的一些实施方案，可将传感器用于机械臂、机械腿关节等部位。这些结构部位注重测量力的准确性和灵敏度，通过多维力传感器的配合，可以实时反映出机械臂、机械腿等各个关节的受力情况，便于这些设备更好的受人们的控制。本传感器的小型化版本，能够集成在机器手的指尖和末端执行器的末端部位，可以实时的反映接触状态，和周围环境更好的交互。本传感器可设置为柔性的，可集成在手套，鞋底等日常用品，用来检测人体的运动情况。

本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，包括底座（8）、力-位移转换装置、电感测量装置，所述电感测量装置包括电感测量模块（5）、线圈阵列（6）、通讯接口（7），线圈阵列（6）位于电感测量模块（5）上，电感测量模块（5）安装在底座（8）上；所述力-位移转换装置由上盖板（1）、弹性体（2）和金属板（3）组成，上盖板（1）、弹性体（2）、金属板（3）通过弹性体（2）中间的正方形孔粘接到一起，其中上盖板（1）位于最上部，弹性体（2）位于中间，金属板（3）位于下部，所述力-位移转换装置将上盖板（1）上所承受的力转换为金属板（3）的位移/旋转；弹性体（2）的外边框（11）和垫片（4）上均设有四个小孔，通过四个螺栓（9）将力-位移转换装置、垫片（4）以及装有电感测量模块（5）的底座（8）固定在一起，其中垫片（4）位于底座（8）和力-位移转换装置中间，用来确保金属板（3）与线圈阵列（6）之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述底座（8）的材料为非导电性材料，所述非导电性材料包括工程塑料，所述上盖板（1）、弹性体（2）的材料为具有刚度的材料。

3.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述垫片（4）的厚度可调节，通过调节垫片（4）的厚度改变金属板（3）的位移区间，从而改变测量范围。

4.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述弹性体（2）的刚度可调节，通过调节弹性体（2）的刚度获得不同的灵敏度、分辨率、量程。

5.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述金属板（3）为二维形状，所述二维形状包括正方形、圆形、三角形或长方形；所述线圈阵列（6）采用PCB工艺、绕铜线圈或FPCB工艺制造，所述线圈阵列（6）包括四个线圈，单个线圈的形状为二维形状。

6.根据权利要求5所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述电感测量模块（5）同时测量四个线圈的电感值。

7.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，所述金属板（3）与线圈阵列（6）之间的多维位移/旋转通过电感解耦方程表达，多维位移/旋转包括z轴法向位移，x、y轴切向位移，x、y轴旋转。

8.根据权利要求1所述的一种电感式可重构多维力传感器，其特征在于，通过更改金属板（3）相对于线圈阵列（6）的配置角度，以及改变上盖板（1）的形状，实现从同时测量x、y、z三轴力，到同时测量z轴力和x、y扭矩的功能重构。