ES2913525T3

ES2913525T3 - Disposición de sensor para medición de fuerza o torsión, y un método para la producción del mismo

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Publication number: ES2913525T3
Application number: ES17826199T
Authority: ES
Inventors: Sebastian Matich; Walter Albrecht
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: WO2018145800A1; DE102017102343B4; US11433550B2; DE102017102343A1; EP3580540A1; DK3580540T3; US20200033211A1; EP3580540B1

Abstract

Una disposición de sensor para medir al menos un componente de una fuerza o par, que comprende las siguientes características: una primera estructura de contacto (110) y una segunda estructura de contacto (120) entre las cuales se va a medir al menos un componente de fuerza o par, caracterizada porque una pluralidad de elementos sensores (130), cada uno de los cuales está conectado a la primera estructura de contacto (110) a través de una primera unión (111, 112, ...) y a la segunda estructura de contacto (120) a través de una segunda unión (121 , 122, ...) y que están diseñados para medir la componente de la fuerza o par entre la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120), la primera estructura de contacto (110), la segunda estructura de contacto (120) y la pluralidad de elementos sensores (130) forman una estructura de sensor enrollada que se extiende a lo largo de una superficie de la disposición de sensor en forma de camisa o espiral.

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de sensor para medición de fuerza o torsión, y un método para la producción del mismo

La presente invención se refiere a una disposición de sensor para medir al menos un componente de una fuerza o un par y a un método para producirlo, y en particular a un sensor de par de fuerzas miniaturizado con una estructura hexápoda producido utilizando tecnología de enrollado.

Antecedentes de la Invención

Los sensores de fuerza o par, en particular en forma miniaturizada, se pueden usar, por ejemplo, en manipuladores a distancia para cirugía mínimamente invasiva. Dichos telemanipuladores consisten en una consola a través de la cual, por ejemplo, el cirujano puede controlar dos brazos de manipulación ubicados en el interior del cuerpo. En los extremos de los manipuladores hay herramientas (efectores finales) como pinzas o tijeras que interactúan con el tejido.

Una desventaja de tales telemanipuladores es la pérdida de percepción háptica. Para poder representar al cirujano las fuerzas que actúan en el cuerpo, se miden las fuerzas de contacto entre los brazos de manipulación y el tejido. Para mantener lo más pequeño posible un error de medición que surja y para mejorar la calidad de la señal, los sensores de par de fuerzas utilizados para este propósito deben integrarse lo más cerca posible del efector final en el brazo de manipulación. Sin embargo, debido al espacio limitado en el cuerpo, se requieren sensores particularmente pequeños para este propósito. Por ejemplo, son deseables sensores que tengan menos de 10 mm de diámetro y no más de 15 mm. Además, es deseable que tales sensores puedan fabricarse económicamente en grandes cantidades utilizando medios sencillos.

Los sensores conocidos que pueden medir tanto fuerzas en las tres direcciones espaciales como pares en las tres direcciones espaciales se basan, por ejemplo, en un cuerpo de deformación con una estructura hexápoda que también se conoce como plataforma Stewart-Gough. El cuerpo de deformación se deforma cuando se aplica una fuerza, y estas deformaciones pueden ser detectadas por elementos de medición de deformación. Una estructura de hexápodo de este tipo se describe, por ejemplo, en los documentos US 3,295,224A, DE 102007 017 862 A1, US 2011/0314935 A1 o EP 2,260,279 A2. Una desventaja de estos sensores conocidos es que tienen un cuerpo de deformación tridimensional que es difícil de producir y sobre el que se aplican elementos de medición de deformación. Debido a su construcción monolítica, el posicionamiento, alineación o pegado y prensado de los elementos de medición de deformación debe realizarse en etapas de trabajo manuales que requieren un gran esfuerzo. En particular, el posicionamiento de las tiras de medición de la deformación es difícil debido a la geometría allí seleccionada o al tamaño pequeño deseado, de modo que este proceso no puede automatizarse o difícilmente puede automatizarse. El documento US 5,063,788 también describe una disposición de sensor para medir tres componentes de fuerza y tres componentes de par, y un método para producir tal sensor.

Por lo tanto, existe la necesidad de disposiciones y conceptos de sensor alternativos que puedan usarse para las aplicaciones mencionadas y que superen al menos parte de los problemas mencionados anteriormente.

Sumario

Al menos algunos de los problemas anteriores se resuelven mediante una disposición de sensores según la reivindicación 1, un uso según la reivindicación 11 y un método según la reivindicación 12. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones ventajosas adicionales para las reivindicaciones independientes.

La presente invención se refiere a una disposición de sensor para medir al menos un componente de una fuerza o par. La disposición de sensor comprende las siguientes características: una primera y una segunda estructura de contacto entre las que se va a medir al menos un componente de fuerza o par. La disposición de sensores comprende además una pluralidad de elementos sensores, cada uno de los cuales está conectado a la primera estructura de contacto a través de una primera unión y a la segunda estructura de contacto a través de una segunda unión y que están diseñados para medir el componente de fuerza o par entre la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto. La primera estructura de contacto, la segunda estructura de contacto y la pluralidad de elementos sensores forman una estructura de sensor enrollada que se extiende a lo largo de una superficie de la disposición de sensor en forma de camisa o espiral.

Los términos "estructura de contacto" o "estructura de sensor" u otras estructuras deben interpretarse de manera amplia y no necesariamente se refieren a un conjunto de piezas. Más bien, la estructura debe dejarse abierta y, en particular, también debe comprender partes o elementos diseñados en una sola pieza. Una estructura de contacto debe comprender todo lo que está diseñado para el contacto (mecánico o eléctrico). Por ejemplo, las estructuras de contacto definidas pueden diseñarse para proporcionar medios para introducir o descargar una fuerza. El término "en forma de camisa" en relación con la estructura de sensor debe entenderse en el sentido de que la estructura de sensor no es monolítica sino que se ha unido a lo largo de una costura.

Los elementos sensores múltiples pueden tener seis elementos sensores, por ejemplo, que definen una estructura hexagonal y están dispuestos inclinados con respecto a la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto de tal manera que tres componentes de fuerza diferentes y/o tres componentes de par diferentes pueden medirse independientemente entre sí La estructura hexagonal puede ser en particular una estructura hexápoda. Opcionalmente, los múltiples elementos sensores están dispuestos como una estructura de trípode, gusano o panal.

Opcionalmente, la pluralidad de elementos sensores puede comprender cada uno una estructura de puente que tiene una parte adelgazada y al menos un elemento de medición de tensión en la parte adelgazada para medir la tensión de la parte adelgazada como resultado de la aplicación de la fuerza o par. Los elementos de medición de la deformación pueden ser tiras de medición de la deformación, pero también pueden comprender uno o varios elementos piezoeléctricos y pueden estar dispuestos, por ejemplo, en una zona interior después de enrollarlos. Los elementos piezoeléctricos pueden comprender una o varias películas metálicas, pero también pueden estar diseñados como elementos de medición de silicio (efecto de medición piezorresistivo). Opcionalmente, se pueden colocar elementos piezoeléctricos adicionales (actuadores) al lado de los elementos de medición de deformación existentes. Los actuadores se pueden usar para establecer la estructura en vibraciones de alta frecuencia, por lo que se pueden minimizar los efectos de histéresis, por ejemplo. Esto tendría la ventaja de que son posibles mediciones muy precisas incluso con material de baja calidad. Opcionalmente, los elementos de medición de deformación también pueden medir la compresión (es decir, deformación negativa).

La estructura de puente puede tener, por ejemplo, un perfil de sección transversal en forma de U con dos partes opuestas entre las que se forma un rebaje y que están unidas por una parte de conexión como parte adelgazada. Opcionalmente, la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto pueden acoplarse en las dos partes opuestas y el elemento de medición de la deformación puede formarse en la parte de conexión. Esto permite ejercer una palanca sobre la parte de conexión cuando se mide el componente de fuerza o par y por lo tanto lograr una amplificación de la deformación.

Opcionalmente, la primera unión y/o la segunda unión pueden ser cada una unión de flexión, teniendo la unión de flexión un área de sección transversal reducida, en particular cuadrada. La sección transversal cuadrada no es obligatoria (pero se puede crear fácilmente cortando o fresando). Un área de sección transversal redonda sería más fácil con vistas a una mayor tensión en los bordes. Esta área de sección transversal se puede definir, por ejemplo, perpendicular a una línea de conexión entre la primera y la segunda estructura de contacto. La elección específica del cono de la sección transversal representa un compromiso, por ejemplo, entre un acoplamiento fiable de las partes opuestas (y, por lo tanto, un apoyo suficiente) y una fácil deformabilidad.

Opcionalmente, la disposición de sensor comprende además una primera cubierta y/o una segunda cubierta, en donde la primera cubierta está fijada a la primera estructura de contacto y la segunda cubierta está fijada a la segunda estructura de contacto.

En particular, las cubiertas pueden comprender medios para introducir y disipar fuerza. Estos medios comprenden, por ejemplo, elementos de sujeción o roscas para crear una conexión por tornillo.

La disposición de sensores se puede utilizar, por ejemplo, para transmitir fuerza a una herramienta. Para ello, la primera cubierta y la segunda cubierta pueden definir un eje axial alrededor del cual está dispuesta la estructura de sensor en forma de camisa. Además, cada una de la primera cubierta y la segunda cubierta pueden tener una abertura a través de la cual pasa el eje axial. El eje axial también se puede definir mediante una disposición correspondiente de los medios para introducir y disipar la fuerza. La estructura de sensor enrollada también puede definir un espacio interior para permitir el enrutamiento de líneas ópticas y/o eléctricas y/o de elementos para operar la herramienta a lo largo del eje axial a través de la disposición de sensor. También pueden existir circuitos integrados para evaluar los elementos de medición en la estructura de sensor para reducir el número de cables. Opcionalmente, la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto comprenden cada una un gran número de segmentos. Además, cada elemento sensor se puede formar entre dos segmentos correspondientes. De esta manera, se forman un gran número de partes de sensores. Opcionalmente, los segmentos comprenden cada uno un pasador que se extiende alejándose del módulo sensor. La primera cubierta y la segunda cubierta pueden tener cada una un gran número de ranuras que están dispuestas de manera que los pasadores de la primera y la segunda estructura de contacto puedan insertarse en las ranuras. Opcionalmente, los pasadores se pueden conectar firmemente a las cubiertas mediante pegado y/o soldadura (por ejemplo, soldadura por resistencia). Otras técnicas comprenden la unión por remodelación, siendo útiles, por ejemplo, el engaste, el remachado o el doblado. Esto tendría la ventaja de que sólo tiene lugar una entrada de calor pequeña o nula. La cubierta también cumple la función de conectar las estructuras de contacto.

Opcionalmente, la disposición de sensores comprende elementos sensores adicionales en los segmentos de la primera estructura de contacto y/o en los segmentos de la segunda estructura de contacto. Por ejemplo, un elemento sensor se puede conectar a uno de los elementos sensores adicionales para formar un circuito de medio puente. Una conexión de puente completa de los elementos sensores también se puede lograr mediante otros elementos sensores adicionales. Los elementos sensores adicionales se fijan a los segmentos, por ejemplo, de tal manera que permitan una medición comparativa para aumentar la precisión. Por ejemplo, pueden aplicarse a una parte no deformada y/o detectarse en una dirección diferente.

Las realizaciones de la presente invención también se refieren al uso de la disposición de sensores descrita anteriormente como un sensor de par de fuerzas miniaturizado para cirugía mínimamente invasiva.

La presente invención también se refiere a un método para producir un sensor para medir al menos una fuerza y un par. El método comprende las etapas de:

- proporcionar una estructura de sensor plana que tiene una primera estructura de contacto y una segunda estructura de contacto con una pluralidad de elementos sensores articulados entre sí; y

- enrollar la estructura de sensor plana de manera que la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto y la pluralidad de elementos sensores se extiendan en forma de camisa o espiral alrededor de un eje axial.

Opcionalmente, proporcionar la estructura de sensor plano puede comprender las siguientes etapas:

- proporcionar un cuerpo principal flexible;

- estructurar el cuerpo principal flexible para formar la primera estructura de contacto y la segunda estructura de contacto que están interconectadas por elementos de puente; y

- formar al menos un elemento de medición de la deformación en cada uno de los elementos del puente. La estructuración puede comprender al menos una de las siguientes operaciones, por ejemplo: fresado, corte, rectificado, procesamiento por láser (como sinterización por láser o corte por láser), grabado, corte (punzonado), estampado, impresión 3D.

La producción se puede lograr a través de un proceso de dos etapas adecuado para la producción en masa de bajo costo, que comprende las siguientes etapas:

1. En la fresadora se procesa una chapa metálica, con estructuras que se elevan hasta el plano que se está fresando.

2. La placa que se ha pretratado de esta manera se coloca sobre el láser y se recortan las estructuras.

Las estructuras de tolerancia crítica se pueden mecanizar con precisión en la fresadora. Además, el tiempo de fresado se puede reducir enormemente si la estructura se recorta y no se fresa. Además, la estructura de sensor plano puede aliviarse opcionalmente de la tensión para eliminar las tensiones existentes en el material. Esto significa que se puede lograr una mejora significativa en la medición utilizando tiras de medición de deformación.

Opcionalmente, la etapa de enrollado comprende:

- insertar la estructura de sensor plano en un dispositivo de enrollado que comprende una guía y una parte en ángulo, en el que la guía está diseñada para recibir la estructura de sensor plano, y

- mover la estructura de sensor plano hacia la parte en ángulo, doblando de esta manera la estructura de sensor plano en partes y creando la estructura similar a una camisa.

El método puede comprender opcionalmente colocar una primera cubierta y una segunda cubierta en lados opuestos de la estructura de sensor enrollado. Además, la estructura de sensor enrollada se puede introducir en una ayuda de montaje cilíndrica o en forma de prisma. Finalmente, ejerciendo presión sobre las cubiertas opuestas, la estructura de sensor dispuesta en forma de camisa puede orientarse axialmente de manera simétrica.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan las siguientes ventajas:

En primer lugar, la disposición de sensores según la presente invención puede fabricarse en forma miniaturizada sin ningún problema. Los problemas de los sensores conocidos con respecto a la producción del cuerpo de deformación y la posterior aplicación (por ejemplo, pegado) de elementos de medición de deformación al cuerpo de deformación y el contacto y cableado de los elementos de medición de deformación aplicados se resuelven mediante realizaciones, en las que la disposición del sensor se produce de forma plana y la forma tridimensional se consigue mediante un proceso de enrollado del cuerpo de deformación.

A diferencia de las disposiciones convencionales en las que no se puede alcanzar el interior del cilindro debido a su construcción monolítica y, por lo tanto, la aplicación de los elementos de medición en el interior es difícil o imposible, incluso con un alto grado de miniaturización, esto no plantea un problema. problema en las realizaciones.

Como elementos de medición de la deformación se pueden utilizar elementos de medición de la deformación de lámina simple o elementos de medición de la deformación de silicio o una lámina con varios elementos de medición, cuya lámina se aplica en una etapa de trabajo. Esto permite una producción rentable. En realizaciones, las fuerzas se pueden medir en las tres direcciones espaciales x, y y z, y los pares alrededor de estos ejes se pueden medir independientemente unos de otros. Debido a la fabricación plana, también es posible usar técnicas de película delgada y película gruesa para producir los sensores. Estas técnicas producidas en masa no funcionan para las estructuras monolíticas mencionadas al principio. Las realizaciones también permiten imprimir o estructurar elementos de medición de deformación utilizando pasta y láser.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de la presente invención se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos de las diferentes realizaciones, que no deben interpretarse como una limitación de la divulgación a las realizaciones específicas, sino que son solo para explicación y comprensión.

La Figura 1 muestra una disposición de sensor para medir al menos un componente de fuerza o un par según una realización de la presente invención.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una estructura de sensor según una realización en forma desenrollada.

La Figura 3 muestra esquemáticamente la estructura de sensor en espiral de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista detallada de la estructura de sensor desenrollado según realizaciones adicionales.

La Figura 5 es una representación ampliada de la estructura en forma de puente que se muestra en la Figura 4 a continuación.

La Figura 6 muestra la estructura de sensor plano que se muestra en la Figura 4 en el estado enrollado.

La Figura 7A, 7B muestran una estructura de sensor plana de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La Figura 8A, 8B son una vista lateral y una vista en perspectiva de la estructura de sensor en espiral. La Figura 9 muestra un dispositivo para enrollar la disposición de sensores según realizaciones. La Figura 10 muestra una ayuda de montaje para el montaje de la disposición de sensores según formas de realización.

Descripción detallada

La Figura 1 muestra una disposición de sensor para medir al menos un componente de una fuerza o un par de acuerdo con una realización de la presente invención. La disposición de sensor comprende una primera estructura de contacto 110 y una segunda estructura de contacto 120, entre las cuales actúa al menos un componente de fuerza o par. Además, la disposición de sensores comprende una pluralidad de elementos sensores 130, cada uno de los cuales está conectado a la primera estructura de contacto 110 a través de una primera unión 111, 112 y a la segunda estructura de contacto 120 a través de una segunda unión 121, 122. Los elementos sensores 130 están diseñados para medir el componente de fuerza o par entre la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120. Esto se puede hacer, por ejemplo, midiendo las deformaciones (por ejemplo, utilizando tiras de medición de deformaciones). Sin embargo, también es concebible utilizar elementos piezoeléctricos u otros sensores de medición o principios de sensores (como métodos ópticos) que sean adecuados para medir la fuerza. Como ya se explicó, los elementos piezoeléctricos pueden comprender una o varias películas metálicas o estar diseñados como elementos de medición de silicio (efecto de medición piezorresistivo). Opcionalmente, se pueden colocar elementos piezoeléctricos adicionales (actuadores) al lado de los elementos de medición de deformación existentes. Los actuadores se pueden usar para establecer la estructura en vibraciones de alta frecuencia, por lo que se pueden minimizar los efectos de histéresis, por ejemplo. Esto tendría la ventaja de que son posibles mediciones muy precisas incluso con material de baja calidad.

Según la presente invención, la primera estructura de contacto 110, la segunda estructura de contacto 120 y la pluralidad de elementos sensores 130 forman una estructura enrollada que se extiende a lo largo de una superficie de la disposición de sensor en forma de camisa. La estructura enrollada en forma de camisa con la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto se tocan entre sí a lo largo de un punto de conexión 115. Opcionalmente, también se puede formar allí un espacio que se puede cerrar con un adhesivo, una costura soldada o de alguna otra manera. El hueco 115 se puede reconocer entonces, por ejemplo, por el material diferente que se usa para sellar.

En la realización de la figura 1, solo se muestran dos elementos sensores 130 a modo de ejemplo. Ventajosamente se forman al menos tres elementos sensores. Por un lado, esto proporciona suficiente estabilidad cuando se sujetan las estructuras de contacto primera y segunda 110, 120, pero también permite tres mediciones independientes para tres de los seis componentes (tres fuerzas de traslación y tres fuerzas de torsión). Sin embargo, la presente invención no debe limitarse a un número específico de elementos sensores 130; puede haber más o menos sensores dependiendo de la aplicación.

La Figura 2 muestra la disposición de sensores en forma desenrollada con un total de seis elementos sensores 131, 132, ... 136. Los seis elementos sensores 131 ... 136 mostrados a modo de ejemplo están conectados cada uno a través de las uniones 111, 112,... 121, 122, ... a la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120, respectivamente. Así, el primer elemento sensor 131 está conectado a la primera estructura de contacto 110 a través de una primera unión 111 y a la segunda estructura de contacto 120 a través de una segunda unión 121. De la misma manera, el segundo elemento sensor 132 está conectado a su vez con la primera estructura de contacto 110 a través de una primera unión 112 correspondiente y con la segunda estructura de contacto 120 a través de una segunda unión 122 correspondiente. De manera similar, todos los demás elementos sensores están conectados con la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120 a través de uniones en ambos lados.

Las primeras uniones 111, 112, ... 116 y las segundas uniones 121, 122,..., 126 pueden ser uniones de flexión, por ejemplo, que permiten la inclinación relativa de los elementos sensores 131,... 136 con respecto a la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120, respectivamente. Los elementos sensores 131, ... 136 también se puede disponer inclinado con respecto a la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120. Aunque esto no es absolutamente necesario, ofrece la ventaja de que se mejoran la sensibilidad y la estabilidad de la disposición del sensor. Se ha demostrado que se puede lograr una sensibilidad muy alta, en particular en un ángulo de inclinación a entre 30° y 60° (o aproximadamente 35° o aproximadamente 55° o entre estos valores) con respecto a un eje vertical (eje de conexión vertical entre la primera y la segunda estructura de contacto 110, 120).

La Figura 3 muestra esquemáticamente la estructura de sensor enrollada después de que la estructura de sensor dispuesta plana de la Figura 2 se haya enrollado de manera cilindrica o en forma de prisma. En la realización mostrada, la primera estructura de contacto 110 está dispuesta de nuevo en la parte superior y la segunda estructura de contacto 120 está dispuesta en la parte inferior. Una inclinación o movimiento de la primera estructura de contacto 110 con respecto a la segunda estructura de contacto 120 significa que al menos algunos de los elementos sensores 131, ... 136 cambian su longitud. Este cambio de longitud está representado por las variables q1, q2, ... q6 para los elementos sensores individuales 131, 132, .... 136. Además, la inclinación o movimiento de la primera estructura de contacto 110 con respecto a la segunda estructura de contacto 120 da como resultado que los elementos sensores 130 se inclinen con respecto a la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120, para lo cual se forman las conexiones articuladas 111, ... 116 y 121, ... 126.

La representación que se muestra en la Figura 3 es una forma de representación simplificada, en donde los elementos sensores 131, ... 136 dispuestos en forma de tira a lo largo del perímetro de la estructura de sensor enrollada en forma de cilindro o de prisma idealmente no son flexibles entre sí y solo pueden cambiar su longitud correspondientemente para proporcionar una señal eléctrica correspondiente. Para ello, por ejemplo, la segunda disposición de sensores 120 puede conectarse a tierra 101 y las señales correspondientes pueden detectarse y emitirse a través de la primera estructura de contacto 110. A modo de ejemplo, la segunda estructura de contacto 120 representa una base y la primera estructura de contacto 110 representa una plataforma. Las seis señales detectadas que representan un cambio relativo en la longitud de los elementos sensores individuales 130 en forma de tira pueden evaluarse y usarse para determinar las tres posibles direcciones de fuerza lateral y las tres posibles direcciones de par.

La Figura 3 muestra por lo tanto una estructura cinemática de un hexápodo (plataforma de Stewart-Gough), cuyo enrollado y segmentación da como resultado la representación de la Figura 2.

La Figura 4 muestra una vista detallada de la estructura de sensor desenrollada, con la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120 dispuestas de forma plana junto con los elementos sensores 130. En la realización de la Figura 4, un total de seis partes de sensor 10, 20, ... 60 (la separación ocurre como se muestra por las líneas discontinuas), comprendiendo cada parte un segmento de la primera estructura de contacto 110 y un segmento de la segunda estructura de contacto 120 y un elemento sensor 130. Las seis partes de sensor 10, 20, ... 60 están interconectados a través de las primeras partes de conexión 210 y las segundas partes de conexión 220. Por ejemplo, cada elemento sensor 130 comprende una tira de medición de tensión 230.

Cada una de las primeras partes de conexión 210 conecta los segmentos correspondientes de la primera estructura de contacto 110. Cada una de las segundas partes de conexión 220 conecta los segmentos correspondientes de la segunda estructura de contacto 120. Las primeras partes de conexión 210 y las segundas partes de conexión 220 son, por ejemplo, partes adelgazadas, de modo que es posible enrollar la estructura plana del sensor que se muestra de forma cilíndrica o en forma de prisma, de modo que la primera parte 10 entre en contacto con la sexta parte de sensor 60 o al menos se acerca a ella. Las partes de conexión 210, 220 pueden ser uniones de película, por ejemplo.

Además, cada parte de sensor 10, 20, ... 60 comprende una almohadilla de contacto 211 en la primera estructura de contacto 110 y una almohadilla de contacto 221, 222,... 226 en la segunda estructura de contacto 120. Las almohadillas de contacto 211, 212, ... 216 y 221, 222, ... 226 están configurados para establecer contacto eléctrico entre la almohadilla de contacto correspondiente y la tira de medición de tensión ejemplar 230. Las almohadillas de contacto 211, 221, 212, 222 también ofrecen espacio para la electrónica primaria o el contacto (por ejemplo, mediante unión) para permitir la detección de señales para una unidad de evaluación (externa). Las uniones 111, 121 para sujetar los elementos sensores 130 pueden ser a su vez uniones de flexión o rótulas.

Además, la Figura 4 muestra una vista en sección transversal en la parte inferior izquierda a lo largo de la línea de sección transversal AA, que atraviesa el primer elemento sensor 131, que está fijado a la primera estructura de contacto 110 con la primera unión de flexión 111 y a la segunda estructura de contacto 120 con la segunda unión de flexión 121. La vista en sección transversal muestra que la primera unión de flexión 111 y la segunda unión de flexión 121 están formadas por partes adelgazadas, de modo que las desviaciones relativas entre la primera estructura de contacto 110 y el primer elemento sensor 131 y también entre la segunda estructura de contacto 120 y el primer elemento sensor 131 son posibles en estas partes.

Además, el primer elemento sensor 131 está diseñado para tener forma de puente mediante la formación de un rebaje 331 (o espacio hueco o corte) en una región central, rebaje que está puenteado por una parte adelgazada 332 como una parte de conexión en cuya superficie se forma, por ejemplo, la tira de medición de deformación 231. El rebaje 331 está ubicado en el mismo lado de la estructura en forma de puente que las partes adelgazadas que forman la primera unión de flexión 111 y la segunda unión de flexión 121. Esta configuración ofrece la siguiente ventaja. Una fuerza que actúa a lo largo de la línea de intersección A-A se introduce a través de las uniones de flexión 111, 121 en el lado donde está presente el rebaje 331 y, por lo tanto, no se transmite directamente. Debido al rebaje 331, dicha fuerza se desvía y dobla la parte de conexión 332. La estructura del puente se separa como un acordeón. Esta flexión se puede determinar mediante la tira de medición de deformación ejemplar 231 como deformación (o compresión).

Es especialmente ventajoso que la profundidad de la cavidad 331 y la posición de la primera unión de flexión 111 y/o de la segunda unión de flexión 221 se seleccionen de tal manera que la componente de fuerza o par ejerza una palanca sobre la conexión. parte 332 y por lo tanto da como resultado una amplificación de la tensión (o aumento de la tensión). El grado de refuerzo se puede establecer de forma flexible, por ejemplo, mediante la profundidad del rebaje 331 o el grosor de la parte de conexión 332 en el punto más delgado.

Todas las demás partes y elementos sensores 130 pueden tener la misma forma. Los elementos sensores individuales 130 en las partes de sensor 20, ... 60 se diferencian únicamente en que se cambia la orientación relativa a la primera estructura de contacto 110 ya la segunda estructura de contacto 120, de modo que son particularmente sensibles a otras direcciones espaciales o direcciones de rotación. Por ejemplo, las estructuras de puente adyacentes de los elementos sensores 130 pueden estar cada una en ángulo recto (o entre 60°... 120°) entre sí, de modo que sean particularmente sensibles a las fuerzas que actúan ortogonalmente.

Las tiras de medición de deformación aplicadas 231 pueden ser tiras de medición de deformación de película o tiras de medición de deformación de silicio, por ejemplo, que están conectadas como un cuarto de puente. También se puede utilizar una pluralidad de tiras de medición, que están interconectadas como medio puente o puente completo (ver también la Figura 7).

La Figura 5 muestra una representación ampliada de la estructura en forma de puente que se muestra en la parte inferior izquierda de la Figura 4 para el primer elemento sensor 131, que se muestra entre partes de la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120, cuyas estructuras de contacto están firmemente conectadas por medio de la primera unión de flexión 111 y la segunda unión de flexión 121. La geometría de las uniones de flexión 111, 121 se selecciona de tal manera que la primera estructura de contacto 110 pueda inclinarse con respecto al primer elemento sensor 131 sin que se rompa la primera unión de flexión 111. De la misma manera, la segunda unión de flexión 121 está diseñada para permitir una inclinación o inclinación relativa de la segunda estructura de contacto 120 con respecto al primer elemento sensor 131. Esto puede lograrse mediante una elección adecuada del material (por ejemplo, con una ductilidad adecuada).

Sin embargo, en particular, el área de la sección transversal perpendicular a la extensión del puente puede ser significativamente menor que la de la estructura del puente en ambos lados del rebaje 331 (por ejemplo, menos del 50% o menos del 30%). Esto se puede realizar, por ejemplo, mediante muescas que se pueden producir, por ejemplo, mediante fresado. Es especialmente ventajoso que esta superficie de la sección transversal se reduzca en ambas direcciones del espacio (por ejemplo, en forma de cuadrado) para lograr un efecto conjunto en ambas direcciones.

La Figura 6 muestra la estructura de sensor plana ilustrada en la Figura 4 en el estado en forma de prisma enrollado, de modo que se forma un espacio interior 300. El enrollado puede tener lugar de tal manera que las escotaduras puente 331, 332, ... de las estructuras puente se encuentran en una superficie exterior (lejos del espacio interior 300) de la disposición de sensores enrollados en forma de prisma. El resultado de esto es que las tiras de medición de deformación 230 de ejemplo están dispuestas de manera protegida en el espacio interior 300. Además, las uniones de flexión 111, 121, ... pueden terminar al ras con la primera estructura de contacto 110 y al ras con la segunda estructura de contacto 120 en la superficie exterior que se muestra. Las muescas correspondientes entre la primera estructura de contacto 110 y el elemento sensor 131 o entre la segunda estructura de contacto 120 y el elemento sensor 131 están ubicadas en la región interior 300 (ver también la figura 5).

Como en las representaciones anteriores, en la estructura enrollada hay seis partes de sensor interconectadas 10, 20, ... 60, dando como resultado un prisma hexagonal con base hexagonal o plano de sección transversal.

La Figura 6 también muestra un ejemplo de una cubierta 620 que sostiene la segunda estructura de contacto 120 y se puede pegar o soldar sobre ella, por ejemplo. Una cubierta, que no se muestra en la Figura 6, también se puede formar en el lado superior a lo largo de la primera estructura de contacto 110. Las cubiertas en la parte superior e inferior se utilizan para introducir o disipar fuerza para controlar los elementos operativos (por ejemplo, para herramientas o efectores finales que pueden estar presentes en los extremos de los manipuladores).

La Figura 7A muestra otra forma de realización de la presente invención, cuya forma de realización difiere de la forma de realización mostrada en la Figura 4 en que cada parte de sensor 10, 20,... 60 tiene tres almohadillas de contacto 211, 221, 421 y, además del elemento sensor 130 ya existente, al menos un elemento sensor adicional 330. El al menos un elemento sensor adicional 330 se puede formar en una zona de las estructuras de contacto 110, 120 que apenas se deforme o no se deforme durante la medición de fuerza o par, de modo que pueda usarse para una medición comparativa. Por ejemplo, el al menos un elemento sensor adicional 330 se puede usar para producir una estructura de medio puente con la que se establece un contacto a través de las tres almohadillas de contacto 211, 221, 421 en cada caso. Las tres almohadillas de contacto 211, 221, 421 están conectadas eléctricamente con los elementos sensores 130 correspondientes y elementos sensores adicionales 330, en consecuencia. Por ejemplo, una almohadilla de contacto 211 y un elemento sensor adicional 330 están formados en los segmentos de la primera estructura de contacto 110 en cada parte 10, 20,... y dos almohadillas de contacto 221, 421 están formadas en los segmentos de la segunda estructura de contacto 120. Sin embargo, la distribución también se puede elegir de manera diferente.

Además, cada segmento de la primera estructura de contacto 110 y cada segmento de la segunda estructura de contacto 120 en la realización mostrada comprende una parte en forma de pasador. Así, la primera parte 10 comprende un primer pasador 710 en la primera estructura de contacto 110 y un segundo pasador 720 en la segunda estructura de contacto 120. Las otras partes 20, ... , 60 se puede formar de la misma manera.

La Figura 7B muestra otra realización de la presente invención, cuya realización difiere de la realización de la Figura 7A en que las partes de conexión primera y segunda 210, 220 están dispuestas más cerca de los elementos sensores 130. Además, se forma una primera estructura tipo peine 219 entre los segmentos de la primera estructura de contacto 110, y se forma una segunda estructura tipo peine 229 entre los segmentos de la segunda estructura de contacto 120. Las estructuras tipo peine 219, 229 están definidas por peines entrelazados que aumentan la superficie adhesiva entre la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120.

Por ejemplo, antes de enrollar la estructura de sensor plano, la primera estructura de contacto 110 y la segunda estructura de contacto 120 no están interconectadas a lo largo de la primera y segunda estructura tipo peine 219, 229 (sino solo a través del primer y segundo elementos de conexión 210, 220). Después de enrollarse, las primera y segunda estructuras tipo peine 219, 229 se pueden usar para conectar las primera y segunda estructuras de contacto 110, 120 entre sí (por ejemplo, mediante pegado, fusión, soldadura, tratamiento con láser, etc.). La superficie adhesiva agrandada crea por lo tanto una conexión fiable. Esto ofrece la ventaja de que las cubiertas no son absolutamente necesarias (ver Figura 8A y 8B). Los pasadores 710, 720 también son opcionales en esta realización. Sin embargo, pueden utilizarse para acoplar la disposición de sensores a otros elementos.

Los elementos sensores 130 están formados de la misma manera que se ha descrito anteriormente, por lo que no es necesaria una descripción repetida.

La Figura 8A es una vista lateral y La Figura 8B es una vista tridimensional de la estructura de sensor enrollada, que está cerrada por ambos lados con una primera cubierta 610 en la primera estructura de contacto 110 y con una segunda cubierta 620 en la segunda estructura de contacto 120.

Las cubiertas primera y segunda 610, 620 comprenden ranuras formadas correspondientemente que se forman para acomodar los primeros pasadores 710 de la primera estructura de contacto 110 y/o los segundos pasadores 720 de la segunda estructura de contacto 120. Dado que los primeros pasadores 710 y los segundos pasadores 720 se pueden unir firmemente con la primera cubierta 610 y la segunda cubierta 620 (por ejemplo mediante una conexión adhesiva, una conexión soldada o una conexión soldada), un alto nivel de estabilidad de la disposición del sensor se puede lograr de esta manera. La primera cubierta 610 y la segunda cubierta 620 pueden ser, por ejemplo, cubiertas metálicas que formen una estructura mecánica sólida para absorber las fuerzas o pares a medir por la disposición del sensor.

La vista tridimensional de la Figura 8B también muestra una abertura 301 en una región central a lo largo del eje axial de la disposición de sensor cilíndrico o en forma de prisma, cuya abertura se puede formar en ambos lados y se ensancha en una región interior para formar la mencionada anteriormente. espacio interior 300. A través de estas aberturas 301 y el espacio interior 300 pueden pasar otros instrumentos o líneas o elementos operativos a través de la disposición de sensores. Este orificio pasante 301 puede estar provisto de una rosca para montar el sensor en el flujo de energía. Los conductos de alimentación discurren en un pasador roscado hueco y, por lo tanto, pueden conducirse coaxialmente al interior 300 de la biela. Para la aplicación de fuerza en los elementos sensores 130 en los puntales diagonales, se pueden usar los pasadores 710, 720 formados en la parte superior e inferior de cada segmento, que encajan en las ranuras de las cubiertas superior e inferior 610, 620. Las tiras de medición de deformación 230 a modo de ejemplo pueden formarse a su vez dentro (o también fuera) de la disposición de sensor en forma de prisma.

Todos los elementos restantes se pueden diseñar de la misma manera que ya se ha descrito en las figuras mostradas anteriormente.

La Figura 9 muestra un dispositivo 900 que se puede usar para enrollar la disposición del sensor. El dispositivo 900 comprende una primera parte 910 (guía) y una segunda parte 920 (parte en ángulo). Las muescas/guías correspondientes están formadas (por ejemplo, como una ranura en T) en la primera parte 910, muescas/guías que permiten que la estructura de sensor dispuesta plana, como se muestra por ejemplo en la Figura 7, se introduzca y se desplace lateralmente. La segunda parte 920 está inclinada en un ángulo de aproximadamente 120° con respecto a la primera parte 910, por ejemplo.

Esto hace posible que las partes de sensor 10, 20, ... se doblen entre sí en un ángulo de aproximadamente 120° empujando a través de la estructura de sensor plano (ver Figura 7), dando como resultado finalmente la estructura enrollada, como se muestra, por ejemplo, en las Figura 6, 8A u 8B. La segunda parte 920 puede ser en particular plana (paralela a la primera parte 910) o puede estar inclinada en ángulo. A continuación, la estructura de sensor se empuja alternativamente hacia adelante paso a paso y la segunda parte 920 se inclina con respecto a la primera parte 910 en un ángulo. El ángulo se puede ajustar de forma flexible, por ejemplo.

Debido a la posición prevista para aplicaciones específicas (por ejemplo, en un puntal de empuje giratorio en cirugía mínimamente invasiva), las cubiertas 610, 620 deben estar alineadas axialmente y paralelas entre sí, ya que de lo contrario la excentricidad existente cuando el puntal de empuje ejemplar gira resulta en un movimiento no deseado del efector final. Se puede utilizar un cilindro que encaje con la mayor precisión posible para alinear un módulo premontado.

La Figura 10 muestra una ayuda de montaje adecuada 800 que permite la alineación de las aberturas 301 en la primera cubierta 610 y en la segunda cubierta 620, de modo que una rotación de la primera cubierta 610 alrededor del eje axial da como resultado una rotación de la segunda cubierta 620 por un mismo eje axial, sin desplazamiento lateral ni excentricidad.

La estructura de sensor enrollado, como se muestra en la Figura 6, se puede insertar allí, con las cubiertas 610, 620 ya colocadas sobre la estructura de sensor enrollado (ver Figura 8A, 8B). Opcionalmente, sin embargo, las cubiertas 610, 620 también se pueden insertar posteriormente, es decir, la primera cubierta 610 se inserta desde un lado de la ayuda de montaje 800 y la segunda cubierta 620 se inserta desde el otro lado. Para garantizar que los pasadores 710 de la primera estructura de contacto 110 se muevan hacia las ranuras de la primera cubierta 610, y que los pasadores 720 de la segunda estructura de contacto 120 se muevan hacia las ranuras correspondientes de la segunda cubierta 620, se muestra la ventana 810 (por ejemplo diseñado como una ranura) se puede utilizar para girar la disposición del sensor en consecuencia.

Al aplicar una fuerza a las cubiertas 610, 620, se presionan firmemente sobre la estructura enrollada. La fuerza se puede ejercer, por ejemplo, mediante sellos (o cilindros) 820, 830, que se pueden insertar en la ayuda de montaje 800 por ambos lados y producir una unión positiva entre los componentes.

Los componentes alineados de esta manera se pueden unir primero mediante pegado. El orificio alargado 810 en el cilindro hueco, a través del cual se puede acceder a las juntas, puede usarse para este proceso.

Debido a la disposición cilíndrica, la ayuda de montaje 800 asegura que las respectivas direcciones axiales de rotación estén alineadas entre sí y que la disposición del sensor no tenga desequilibrio o excentricidad al girar (ambas cubiertas giran alrededor del mismo eje de rotación).

Después del pegado, la disposición de sensores se puede retirar de la ayuda de montaje 800. Un paso final de unión puede comprender soldar los pasadores 710, 720 a las cubiertas 610, 620 en la parte delantera. Para ello se puede utilizar, por ejemplo, la microsoldadura por láser. Para ocultar la soldadura, la longitud de los pasadores 710, 720 puede hacerse más corta que el grosor de las cubiertas 610, 620.

El uso del diseño de pasador facilita el ensamblaje inicial del módulo y proporciona aislamiento físico (y por lo tanto térmico) entre los componentes sensibles al calor en el interior y el punto de soldadura.

Otras ventajas de las realizaciones pueden resumirse como sigue:

En comparación con los sensores conocidos, la estructura del cuerpo de deformación se modifica de modo que inicialmente se puede producir por medio de procesos que se llevan a cabo de forma plana. Estos procesos a realizar de forma plana comprenden, por ejemplo, un micromecanizado en la parte delantera y/o trasera y luego un proceso de corte a modo de ejemplo (por ejemplo, corte por láser). Los elementos de medición de la deformación 230 pueden entonces aplicarse y conectarse a la estructura plana creada de esta manera. Es especialmente ventajoso que toda la estructura y la tecnología de conexión se puedan automatizar en etapas de producción planos con tecnologías establecidas (como la unión de cables). El sensor de fuerza (disposición del sensor) finalmente se crea enrollando el cuerpo de deformación equipado con tiras de medición de tensión, creando de esta manera la estructura hexápoda final.

Para poder realizar la fabricación plana ventajosa, las rótulas pasivas del hexápodo de las estructuras conocidas se sustituyen por rótulas de flexión. Estas uniones de flexión 111, 112, ... pueden tener un material suficientemente dúctil, por ejemplo, que proporcione la funcionalidad de la junta. Los puntales de longitud variable (elementos sensores 130), que están sujetos por las uniones de flexión 111, 112, ... pueden estar formados por la estructura de puente que se muestra. Esta estructura de puente da como resultado no solo que se pueda detectar el grado de libertad activo que es variable en longitud, sino también que la tensión resultante aumente (debido al efecto de apalancamiento mencionado; consulte las Figura 4 y 5). Esto permite una mayor sensibilidad de la disposición de sensores formada.

Otras ventajas de las realizaciones se pueden enumerar de forma resumida como sigue:

- La fabricación planar permite la fabricación de grandes volúmenes a bajo coste. Por ejemplo, el cuerpo de deformación se puede producir mediante micromecanizado, electroformado, un proceso de micropulverización o impresión 3D.

- Para el micromecanizado, hay ventajas en relación con la máquina requerida para el procesamiento, cuya máquina solo necesita moverse en tres ejes en el proceso de fabricación según las realizaciones, en lugar de cinco ejes, como es necesario con las disposiciones de sensores convencionales.

- Además, se pueden producir varias piezas fresadas en una placa de acero ejemplar (proceso por lotes), cuyas piezas también pueden reducir los tiempos de preparación.

- Además, para la tecnología de montaje y la tecnología de conexión se pueden utilizar métodos establecidos, como la unión de cables para poner en contacto los elementos de medición o la litografía para estructurar las pistas conductoras.

- Asimismo, se puede avanzar más en la miniaturización, ya que el procesamiento se puede realizar por lotes y el cuerpo de deformación se puede manipular como un conjunto.

- Las etapas de producción también se pueden automatizar, de modo que la miniaturización solo esté limitada por la precisión de la máquina utilizada y su tecnología.

- El sensor de fuerza o la disposición del sensor se crea mediante un simple proceso de enrollado de modo que haya un orificio en el centro, a través del cual se pueden guiar otros elementos, como una biela u otras líneas de alimentación utilizadas para abrir y cerrar un efector final para un robot quirúrgico ejemplar.

- Finalmente, el sensor hace un uso óptimo del espacio de instalación dado (superficie de la camisa de los instrumentos cilíndricos), lo que no es el caso de los sensores conocidos para mediciones multieje (como con una estructura de engranaje solar). Según realizaciones, todas las bandas están dispuestas en un plano o disco circular.

Lista de signos de referencia

10, 20, ... 60 Partes de sensores

101 Tierra

110 Estructura del primer contacto

111, 121 Uniones

115 Punto de conexión

120 Segunda estructura de contacto

130, 131, ... Elementos sensores

210 Primeras partes de conexión

211, ... 216, 221, ... 226 Almohadillas de contacto

219 Primera estructura tipo peine

220 Segundas partes de conexión

229 Segunda estructura tipo peine

230, 231, Elementos de medición de deformación/tiras de medición de deformación 300 Espacio interior

301 Aberturas de la cubierta

330 Elemento(s) de sensor adicional(es)

331 Rebaje

332 Parte adelgazada de una estructura de puente/parte de conexión 610, 620 Cubierta

710, 720 Pasadores

800 Ayuda de montaje

810 Ventana

820, 830 Sello/cilindro

900 Dispositivo de enrollado

910 Guía para la estructura de sensor plano

920 Parte desenrollada del dispositivo de enrollado

Claims

REIVINDICACIONES

i. Una disposición de sensor para medir al menos un componente de una fuerza o par, que comprende las siguientes características:

una primera estructura de contacto (110) y una segunda estructura de contacto (120) entre las cuales se va a medir al menos un componente de fuerza o par,

caracterizada porque

una pluralidad de elementos sensores (130), cada uno de los cuales está conectado a la primera estructura de contacto (110) a través de una primera unión (111, 112, ...) y a la segunda estructura de contacto (120) a través de una segunda unión (121 , 122, ...) y que están diseñados para medir la componente de la fuerza o par entre la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120),

la primera estructura de contacto (110), la segunda estructura de contacto (120) y la pluralidad de elementos sensores (130) forman una estructura de sensor enrollada que se extiende a lo largo de una superficie de la disposición de sensor en forma de camisa o espiral.
2. La disposición de sensor según la reivindicación 1, en donde la pluralidad de elementos sensores (130) son tres elementos sensores que definen una estructura de trípode o seis elementos sensores (131, ..., 136) que definen una estructura hexagonal y están dispuestos de manera que están inclinados con respecto a la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120) para medir de esta manera tres componentes de fuerza diferentes y/o tres componentes de par diferentes de forma independiente.
3. La disposición de sensores según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la pluralidad de elementos sensores (130) comprende cada uno una estructura de puente que tiene una parte adelgazada (332) y al menos un elemento de medición de deformación (231) en la parte adelgazada (332) para medir la deformación de la parte adelgazada (332) como resultado de la aplicación de la fuerza o par.
4. La disposición de sensores según la reivindicación 3,

en donde la estructura de puente tiene un perfil de sección transversal en forma de U con dos partes opuestas entre las cuales se forma un rebaje (331) y que están unidas por una parte de conexión como la parte adelgazada (332),

y en donde la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120) se acoplan en las dos partes opuestas y el elemento de medición de tensión (231) se forma en la parte de conexión (332).
5. La disposición de sensor según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera unión (111) y la segunda unión (121) son en cada caso una unión de flexión, en donde la unión de flexión tiene un área de sección transversal reducida, en particular cuadrada o redonda.
6. La disposición de sensor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además lo siguiente:

una primera cubierta (610) y una segunda cubierta (620), en donde la primera cubierta (610) se sujeta a la primera estructura de contacto (110) y la segunda cubierta se sujeta a la segunda estructura de contacto (120) y dichas cubiertas comprenden medios para introducir o disipar fuerza.
7. La disposición de sensores según la reivindicación 6, en donde la disposición de sensores está diseñada para transmitir fuerza a una herramienta,

y en donde la primera cubierta (610) y la segunda cubierta (620) definen un eje axial alrededor del cual se dispone la estructura de sensor en forma de camisa, y la primera cubierta (610) y la segunda cubierta (620) tienen cada una abertura (301) a través del cual se extiende el eje axial,

y en donde la estructura de sensor enrollada define un espacio interior (300) para permitir el enrutamiento de líneas ópticas y/o eléctricas y/o de elementos para operar la herramienta a lo largo del eje axial a través de la disposición de sensor.
8. La disposición de sensores según la reivindicación 7,

en donde la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120) comprenden cada una un gran número de segmentos y un elemento sensor (130) está formado en cada caso entre dos segmentos correspondientes para formar un gran número de partes de sensor (10, 20,...), y los segmentos comprenden cada uno un pasador (710, 720) que se extiende desde el módulo sensor (130), y en donde la primera cubierta (610) y la segunda cubierta (620) tienen cada una un gran número de ranuras que están dispuestas de manera que los pasadores (710, 720) de la primera y la segunda estructura de contacto (110, 120) pueden insertarse en las ranuras.
9. La disposición de sensores según la reivindicación 8,

que comprende además elementos sensores adicionales (330) en los segmentos de la primera estructura de contacto (110) o en los segmentos de la segunda estructura de contacto (120),

en donde en cada caso un elemento sensor (130) está conectado con uno de los elementos sensores adicionales (330) para formar un circuito de medio puente.
10. La disposición de sensores según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde la primera estructura de contacto (110) tiene una primera estructura tipo peine (219) y la segunda estructura de contacto (120) tiene una segunda estructura tipo peine (229), en donde la conexión rígida comprende al menos una de las siguientes conexiones: una conexión adhesiva, o una conexión soldada, en particular utilizando un láser.
11. Uso de la disposición de sensor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como sensor de par de fuerzas para cirugía mínimamente invasiva.
12. Un método para producir un sensor para medir al menos una fuerza y un par, caracterizado por las siguientes etapas:

proporcionar una estructura de sensor plana que tiene una primera estructura de contacto (110) y una segunda estructura de contacto (120) con una pluralidad de elementos sensores (130) articulados entre sí, enrollar la estructura de sensor plana de manera que la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120) y la pluralidad de elementos sensores (130) se extiendan en forma de camisa alrededor de un eje axial.
13. El método según la reivindicación 12, en el que proporcionar la estructura de sensor plano comprende las siguientes etapas:

proporcionar un cuerpo principal flexible;

estructurar el cuerpo principal flexible para formar la primera estructura de contacto (110) y la segunda estructura de contacto (120) que están interconectadas por elementos de puente; y

formar al menos un elemento de medición de la deformación (231) en cada uno de los elementos del puente.
14. El método según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en donde la etapa de enrollado comprende además lo siguiente:

insertar la estructura de sensor plano en un dispositivo de enrollado (900) que comprende una guía (910) y una parte en ángulo (920), en donde la guía (910) está diseñada para recibir la estructura de sensor plano; y

mover la estructura de sensor plano hacia la parte en ángulo (920), doblando de esta manera la estructura de sensor plano en partes y creando la estructura similar a una camisa.
15. El método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende además lo siguiente:

colocar una primera cubierta (610) y una segunda cubierta (620) en lados opuestos de la estructura de sensor enrollado;

insertar la estructura de sensor enrollada en una ayuda de montaje cilíndrica o en forma de prisma (800); y ejercer presión sobre las cubiertas opuestas (610, 620) para alinear axialmente de manera simétrica la estructura de sensor dispuesta en forma de camisa.