本实用新型属于传感器技术领域,更具体地说是可用于测量空间六维力的传感器弹性体构件。
背景技术:
多维力传感器是机器人获得与环境之间作用力的重要信息来源。目前已有多方面的多维力传感器的研究,如美国DraPer研究所研制的Waston多维力传感器,中科院合肥智能所和东南大学联合研制的SAFMS型多维力传感器,基于Stewart平台的多维力传感器,黄心汉教授研究的HUST FS6型多维力传感器,德国的Dr.R.Seitner公司设计的二级并联结构型六维力传感器等等。国内外对多维力传感器做了大量的研究,所设计的多维力传感器多种多样,各有不同的优缺点及应用场合,但多维力传感器的解耦、刚度与灵敏度的矛盾等问题还需得到进一步的研究。
技术实现要素:
本实用新型是为解决上述现有技术问题,提供一种六维力传感器弹性体,用于实现六维力传感器在结构上解耦,且在提高传感器灵敏度的同时保证传感器的刚度。
本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案:
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点是:包括中心台、径向梁、周向梁和周向支撑;所述径向梁均匀分布在中心台的周边,径向梁的一端与中心台的周边固联,另一端与周向梁呈“T”型连接,所述周向梁为“T”型的顶部横担,径向梁为“T”型的竖杆段;在所述径向梁上设有通孔,使应力集中于通孔两侧;所述周向梁和周向支撑均匀分布在中心台的外围;并且周向梁与周向支撑一一间隔设置,周向支撑的两端分别与相邻的两个周向梁的端部固定连接,使所述周向梁和周向支撑连接呈环状体;令:所述中心台以及由周向梁和周向支撑连接成的环状体呈水平状态。
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点也在于:所述径向梁、周向梁和周向支撑的数量相等,均为三个或均为四个。
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点也在于:在所述周向梁上设有通孔,使应力集中于通孔两侧。
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点也在于:所述周向梁上的通孔是两个竖直方向上的第一通孔,两个第一通孔在周向梁的两端对称设置。
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点也在于:
所述径向梁上的通孔为:在径向梁的一端设置第二通孔,另一端设置双通孔;
所述径向梁上的通孔或为:在径向梁靠近周向梁的一端设置第三通孔,靠近中心台的一端设置第四通孔,在径向梁的中部设置第二通孔;
所述径向梁上的通孔或为:在径向梁靠近周向梁的一端设置第二通孔,靠近中心台的一端设置第五通孔,在径向梁的中部设置双通孔;
本实用新型六维力传感器弹性体的结构特点也在于:所述第二通孔和第五通孔是贯穿径向梁上表面和下表面的竖向通孔;所述第三通孔、第四通孔和双通孔是贯穿径向梁两侧面的水平通孔;所述双通孔指两只在水平面中并列的通孔,且相互连通。
与已有技术相比,本实用新型有益效果体现在:
1、本实用新型实现了结构解耦。针对本实用新型中弹性体的结构形式,可以在径向梁和周向梁的不同位置上粘贴电阻应变片,根据力传感器原理,运用惠斯通全桥电路,实现六维力测量,并能有效避免维间力的相互干扰。
2、本实用新型能获得较高的检测灵敏度,各径向梁和周向梁上开设的通孔,使应变集中在所测区域。
3、本实用新型中周向梁与径向梁之间的“T”型设置获得了良好的刚度,有效提高了传感器结构的动态性能。
4、本实用新型弹性体可整体加工,减少重复性误差,其结构简单,易于加工。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图;
图2为本实用新型另一实施方式结构示意图;
图3为本实用新型又一实施方式结构示意图;
图中标号:1中心台;2径向梁;3周向梁;4周向支撑;5第二通孔;6双通孔;7第一通孔;8第三通孔;9第四通孔;10第五通孔。
具体实施方式
参见图1、图2和图3,本实施例中六维力传感器弹性体的结构形式是:包括中心台1、径向梁2、周向梁3和周向支撑4。
径向梁2均匀分布在中心台1的周边,径向梁2的一端与中心台1的周边固联,另一端与周向梁3呈“T”型连接,周向梁3为“T”型的顶部横担,径向梁2为“T”型的竖杆段;在径向梁2上设有通孔,使应力集中于通孔两侧。
周向梁3和周向支撑4均匀分布在中心台1的外围;并且周向梁3与周向支撑4一一间隔设置,周向支撑4的两端分别与相邻的两个周向梁3的端部固定连接,使周向梁3和周向支撑4连接呈环状体。
本实施例中,令:中心台1以及由周向梁3和周向支撑4连接成的环状体呈水平状态。
径向梁2、周向梁3和周向支撑4的数量相等,均为三个或均为如图1所示的四个,各径向梁2的结构特性均相同,各周向梁3的结构特性均相同。
本实施例中在周向梁3上设有通孔,使应力集中于通孔两侧,具体实施中,周向梁3上的通孔是两个竖直方向上的第一通孔7,两个第一通孔7在周向梁3的两端对称设置。
本实施例中给出径向梁2上的通孔如下三种不同的布置形式:
图1所示为,在径向梁2的一端设置第二通孔5,另一端设置双通孔6。
图2所示为,在径向梁2靠近周向梁3的一端设置第三通孔8,靠近中心台的一端设置第四通孔9,在径向梁2的中部设置第二通孔5。
图3所示为,径向梁2上的通孔或为:在径向梁2靠近周向梁3的一端设置第二通孔5,靠近中心台1的一端设置第五通孔10,在径向梁2的中部设置双通孔6。
如图1、图2和图3所示的第二通孔5和第五通孔10是贯穿径向梁上表面和下表面的竖向通孔;第三通孔8、第四通孔9和双通孔6是贯穿径向梁两侧面的水平通孔;双通孔6指两只在水平面中并列的通孔,且相互连通。
考虑到所测区域的大小以及应变集中,第一通孔7、第二通孔5、第五通孔10可以是一只圆柱孔、一只椭圆柱孔或一只腰型柱孔,或者是两只在竖直面中并列的圆柱通孔相互连通形成的竖向双通孔;第三通孔8和第四通孔9可以是一只圆柱孔、一只椭圆柱孔或一只腰型柱孔,或者是两只在水平面中并列的圆柱通孔相互连通形成的水平双通孔。