CN220459407U - 一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，包括安装座、两组压杆、两组弹力件和两组调节垫片；安装座开设有第二安装槽以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽和第三安装槽；两组压杆分别穿过第一安装槽和第三安装槽伸入第二安装槽中；第二安装槽中安装微型夹钳，两组压杆的对微型夹钳两侧粘贴表面的应变片施加压紧力；两组弹力件分别套设在两组压杆的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片上，另一侧抵压在调节垫片上，调节垫片套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力。该固定辅助装置实现了多维方向的应变片的同时固定，利用弹力件提供压紧力以达到缓冲效果，抵消环境温度变化引起的微型夹钳表面的形变，提高了应变片粘贴的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于微创手术器械技术领域，特别涉及一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置。
背景技术
机器人辅助微创外科手术的研究为实现具有微创化和精细化特征的外科手术奠定了技术基础。对于当前手术机器人系统而言，无论是已经商业化，还是处在临床或实验室阶段，其构型与控制等关键技术均已经较为成熟，但这些手术机器人普遍存在的问题是力觉感知能力较低且集成度不高，即机器人辅助微创外科手术技术的智能化水平较低。手术机器人微型夹钳与病人的器官组织之间的力觉交互信息在医生手术操作过程中具有极其重要的作用，它能够帮助医生感知手术部位的器官组织的硬度，衡量组织属性，通过检测手术微型夹钳与组织的触碰力能够预警或避免对器官组织的附加损伤。
具有多维力感知功能的微型夹钳采用电阻应变测量的方式，在粘结剂固化应变片的过程中，需要对微型应变片与微型夹钳粘贴表面施加极其微小压力固定(0.3N～0.8N)，再通过加热设备进行一定时间的高温固化与冷却，然而，环境温度的改变会引起微型夹钳的热膨胀现象，热膨胀导致应变片表面压紧力增大，存在应变片被压坏的可能。同时，微型夹钳粘贴应变片的结构尺寸较小(1.2×0.4mm)，由于空间窄小(安装平面只有1mm×2mm)，如果没有特定的夹具固定，应变片很容易产生位移，出现轴向误差，贴片成功率低等问题。具有多维力感知功能的微型夹钳多采用惠斯通电桥，惠斯通电桥由4个应变片构成，4个应变片以正交方式粘贴于微型夹钳的特定部位(十字梁)，稳定均匀的压紧力对各个应变片与微型夹钳粘贴表面之间的粘结剂的厚度以及应变片贴片的位置方向都会有影响，最终影响传感器输出精度。
实用新型内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，实现了多维方向的应变片的同时固定，利用弹簧提供压紧力以达到缓冲效果，抵消环境温度变化引起的微型夹钳粘贴表面的形变，提高了应变片粘贴的可靠性和使用寿命；装置结构简单，应变片压紧流程简便，减少了测量过程中累积误差，提高了应变片安装效率和测量精度。
本实用新型提供的技术方案如下：
一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，包括：安装座、两组压杆、两组弹力件和两组调节垫片；
安装座开设有第二安装槽以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽和第三安装槽，第一安装槽外侧形成第一挡板，第一安装槽和第二安装槽之间形成第二挡板，第二安装槽和第三安装槽之间形成第三挡板，第三安装槽外侧形成第四挡板；
两组压杆包括第一压杆和第二压杆，第一压杆和第二压杆均包括依次连接的杆身、挡片和压头；第一压杆的杆身穿过第一挡板并受其支撑，压头穿过第二挡板并部分伸入至第二安装槽中，挡片位于在第二挡板外侧；第二压杆的杆身穿过第四挡板并受其支撑，压头穿过第三挡板并部分伸入至第二安装槽中，挡片位于第三挡板外侧；第二安装槽中安装微型夹钳，两组压杆的压头对微型夹钳两侧表面粘贴的应变片施加压紧力；
两组弹力件分别套设在两组压杆的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片上，另一侧抵压在调节垫片上，调节垫片套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力；
两组调节垫片分别在两组弹力件的推力作用下贴紧第一挡板和第四挡板。
根据本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，具有以下有益效果：
(1)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，通过安装座的结构设计，配合双组份压杆、弹力件和调节垫片，可同时粘贴多方向应变片；
(2)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，通过调整调节垫片的数量，能够实现压紧力微调节，压紧力小而精准；
(3)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，压紧力来源于弹力件对压杆的推力，具有温度变形补偿功能，弹力件结构可以实现高温固化过程中压紧力可调节，相对直接压紧，采用弹簧结构提供压紧力，提高了应变片的安装可靠性；
(4)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，尺寸微小，适用于机器人微器械微操作力检测集成领域，与现有国内外现有方案相比，可实现机器人执行末端微器械力检测高度集成化，在微型化高度集成化高精度高可靠性指标上会有跨越性的提高，且基础技术较成熟，易实现。
附图说明
图1为一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置的结构示意图；
图2为安装座的结构示意图；
图3为压杆的结构示意图。
附图标号说明
1-安装座；11-第一安装槽；12-第二安装槽；13-第三安装槽；2-两组压杆；21-杆身；22-挡片；23-压头；3-弹力件；4-调节垫片；5-垫块。
具体实施方式
下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本实用新型提供了一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，如图1所示，包括：安装座1、两组压杆2、两组弹力件3和两组调节垫片4；
安装座1开设有第二安装槽12以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽11和第三安装槽13，第一安装槽11外侧形成第一挡板，第一安装槽11和第二安装槽12之间形成第二挡板，第二安装槽12和第三安装槽13之间形成第三挡板，第三安装槽13外侧形成第四挡板，如图2所示；
两组压杆2包括第一压杆和第二压杆，第一压杆和第二压杆均包括依次连接的杆身21、挡片22和压头23；第一压杆的杆身穿过第一挡板并受其支撑，压头穿过第二挡板并部分伸入至第二安装槽12中，挡片位于在第二挡板外侧；第二压杆的杆身穿过第四挡板并受其支撑，压头穿过第三挡板并部分伸入至第二安装槽12中，挡片位于第三挡板外侧；第二安装槽12中安装微型夹钳，两组压杆2的压头对微型夹钳两侧表面粘贴的应变片施加压紧力，如图3所示；
两组弹力件3分别套设在两组压杆2的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片22上，另一侧抵压在调节垫片4上，调节垫片4套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力；
两组调节垫片4分别在两组弹力件3的推力作用下贴紧第一挡板和第四挡板。
在一种优选的实施方式中，所述弹力件3的自由长度大于压杆2上压头23和调节垫片4之间的长度。
在一种优选的实施方式中，所述弹力件3为弹簧或可压缩性胶套。
在一种优选的实施方式中，由于微型夹钳粘贴应变片的结构尺寸较小(1.2×0.4mm)，压杆上压头的尺寸相应也较小，但为了提供足够的压紧力并降低对弹簧结构的要求，压杆的杆身外径可相对较大。即压杆的杆身外径大于压头外径。
在一种优选的实施方式中，所述调节垫片4上加工有延伸至下缘的开放的U形孔，U形孔的设计便于调节垫片在压杆上的插放。在应变片粘贴在微型夹钳表面的过程中，调整调节垫片的数量，使得弹力件结构处于合适的压紧力压住应变片，保证固化过程中应变片的位置保持不变。
优选地，所述压杆2上杆身21的外径小于调节垫片4上U形孔的宽度，所述弹力件3的外径大于调节垫片4上U形孔的宽度。
优选地，单个调节垫片4的厚度不超过0.5mm，如0.4-0.5mm，便于通过增减数量，实现压紧力微调节。
在一种优选的实施方式中，为了提高压紧力对应变片各部位的均匀性，该固定辅助装置还包括垫块5，垫块5位于应变片的外侧，压头与垫块接触后对垫块施加压紧力，进而对应变片压紧，实现粘贴固定。
进一步地，应变片与垫块5之间设置耐高温薄膜，耐高温薄膜用于将应变片和垫块隔离开，避免粘结应变片的粘结剂把垫块和应变片粘结在一起。耐高温是指薄膜发生物化变化的温度高于粘结剂的固化温度。
该固定辅助装置的使用方法如下：
将两侧粘贴应变片的微型夹钳置于安装座1的第二安装槽12中，从微型夹钳的安装平面为起始平面，整个贴片加压结构从下到上的依次为粘结剂、应变片、耐高温薄膜和垫块；将套有弹力件的两组压杆分别安装在第一安装槽11和第三安装槽13上，且压头均部分伸入至第二安装槽12中；弹力件一侧抵压在压杆的挡片22上，另一侧安装调节垫片4并抵压在调节垫片4上；调节调节垫片4的数量，使压杆的压头抵压在垫块上，并使得弹力件结构处于合适的压紧力压住应变片，保证固化过程中应变片的位置保持不变；
微型夹钳两侧应变片经固化安装后，取出微型夹钳，在微型夹钳另外两侧粘贴应变片，调节微型夹钳在第二安装槽中的安装方向，使新粘贴应变片的两侧朝向第一安装槽11和第三安装槽13，在高温设备中完成粘结剂的固化。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，包括安装座(1)、两组压杆(2)、两组弹力件(3)和两组调节垫片(4)；
安装座(1)开设有第二安装槽(12)以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽(11)和第三安装槽(13)，第一安装槽(11)外侧形成第一挡板，第一安装槽(11)和第二安装槽(12)之间形成第二挡板，第二安装槽(12)和第三安装槽(13)之间形成第三挡板，第三安装槽(13)外侧形成第四挡板；
两组压杆(2)包括第一压杆和第二压杆，第一压杆和第二压杆均包括依次连接的杆身(21)、挡片(22)和压头(23)；第一压杆的杆身穿过第一挡板并受其支撑，压头穿过第二挡板并部分伸入至第二安装槽(12)中；第二压杆的杆身穿过第四挡板并受其支撑，压头穿过第三挡板并部分伸入至第二安装槽(12)中；第二安装槽(12)中安装微型夹钳，两组压杆(2)的压头对微型夹钳两侧表面粘贴的应变片施加压紧力；
两组弹力件(3)分别套设在两组压杆(2)的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片(22)上，另一侧抵压在调节垫片(4)上，调节垫片(4)套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力；
两组调节垫片(4)分别在两组弹力件(3)的推力作用下贴紧第一挡板和第四挡板。
2.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述压杆(2)的杆身(21)外径大于压头(23)外径。
3.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)的自由长度大于压杆(2)上压头(23)和调节垫片(4)之间的长度。
4.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)为弹簧。
5.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)为弹可压缩性胶套。
6.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述调节垫片(4)上加工有延伸至下缘的开放的U形孔。
7.根据权利要求6所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述压杆(2)上杆身(21)的外径小于调节垫片(4)上U形孔的宽度，所述弹力件(3)的外径大于调节垫片(4)上U形孔的宽度。
8.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述单个调节垫片(4)的厚度不超过0.5mm。
9.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述固定辅助装置还包括垫块(5)，垫块(5)位于应变片的外侧，压头(23)与垫块(5)接触后对垫块施加压紧力。
10.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述应变片与垫块(5)之间设置耐高温薄膜，耐高温是指薄膜发生物化变化的温度高于粘结剂的固化温度。
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