[发明专利]一种手腕传感器

说明书

一种手腕传感器，包括支撑环、检测梁、安装块和检测感应片；检测梁两端固定于支撑环，检测感应片安装于检测梁；安装块安装于检测梁；支撑环与安装块分别安装于能产生位移的两个不同部件，当两个不同部件产生相对位移时，检测梁产生形变，使检测感应片感应所述检测梁的形变，该传感器能同时快速实时检测XYZ三维正交坐标系中各坐标轴方向的力以及绕各坐标轴的力矩中、关于至少一个轴的力或力矩。

技术领域

本发明涉及力传感器领域，尤其涉及应用于机器人关节部位的力传感器。

背景技术

随着机器人的不断发展，机器人与人类的交互越来越密切，机器人开始走向人类生活和娱乐方面，而不仅仅只是作为生产设备设置于工厂中从事加工生产，所以机器人的发展趋势会进一步地高智能化和高精细化。

机器人根据仿生原理，其运动模仿人类通过关节实现，为了让机器人能精准灵活的运动，且便于操控者对机器人、工业机械的动作进行控制，各种类型的力传感器被利用，尤其是在机器人关节处，一般需要做多自由度的工作，受力复杂，如果对力的检测数据不能实时反馈，或反馈的受力数据不精确，中枢系统就没有准确的参照数据，以至于操控者不能准确地对机器人进行相应的操控，并且非常不利于机器人的使用和维护，甚至会导致机器人损坏。

现有技术中，小型力传感器被装入作为电子设备输入装置的人机接口。为了实现小型化和结构简单化，还需要分别独立检测出关于三维空间内的各坐标轴的力，往往结构整体为环状、片状或二者的结合，以嵌套或叠加的方式组成，如日本特开2004-325367号公报(美国专利第7219561号公报)、日本特开2004-354049号公报(美国专利第6915709号公报)中公开有静电电容式多轴力传感器，静电电容元件式力传感器，其由一对电极构成电容元件，并根据电容元件的静电电容值检测由作用的力在其中一个电极上产生的位移，此类机械结构部的厚度都不可避免地增大，装置整体难以薄型化，难以大范围应用于机器人领域。

上述一类传感器存在的问题也是目前较多现有技术中普遍存在的问题，传感器应变点设置有限，往往在结构、安装和实用三个因素上不全面，结构简单的传感器不耐用，耐用的传感器结构又比较复杂，并且结构复杂的传感器在安装方面需要较多的精力。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种观测点多，并且整体结构有利于提高检测精度的手腕传感器，该装置能同时精准的检测各维度所受到的作用力，以及在多个方向上力的大小，和单一方向上力和力矩的大小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种手腕传感器，包括支撑环、检测梁、安装块和检测感应片；所述检测梁两端固定于所述支撑环，所述检测感应片安装于所述检测梁；所述安装块安装于所述检测梁；所述支撑环与所述安装块分别安装于能产生位移的两个不同部件，当两个不同部件产生相对位移时，检测梁产生形变，使检测感应片感应所述检测梁的形变。

较佳地，所述检测梁有两个，以XY轴为平面，Z轴为中心，两个所述检测梁分别以X轴和Y轴方向设置，两个所述检测梁呈十字交叉状设置；两个所述检测梁处于同一平面，所述检测梁中心设有凹槽，所述检测梁之间通过所述凹槽相互避开。

较佳地，所述检测梁将所述支撑环内圈分隔为四个安装区域；所述安装区域中安装有所述安装块，所述安装块有四个；所述安装块安装于所述检测梁。

较佳地，所述检测梁包括检测段和凹槽，所述检测段中部粗两端细；所述检测梁包括两个所述连接段首尾相接构成，所述凹槽开设于所述检测梁中心；所述检测段中部设有扭向件，所述检测段两侧均安装有所述扭向件，所述扭向件用于安装所述安装块，所述扭向件为细条状弹性件。

进一步地，所述检测梁端部与所述支撑环之间均安装有弯折件，所述弯折件便于所述检测梁相对于所述支撑环产生形变。

较佳地，所述弯折件为设置于所述检测梁端部的弧形通孔，所述弧形通孔使所述检测梁端部与所述支撑环之间形成两片薄片状连接部。