[实用新型]基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于测力及控制用检测装置领域，特别是一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器，用于柔性大承载力的精确测量之中，提高了柔性力传感器的量程与精度。

背景技术

在机器人前沿领域探索上，机器人技术的研究发展正面向高端制造、医疗康复、国防安全等国家重点战略领域稳步推进，在机器人的力检测技术上，柔性力检测技术以其高度的适应性、柔顺性，近几年来正飞速的发展。目前的柔性传感器大多采用柔性大变形材料作为基体，而柔性基体的非线性变形导致柔性传感器在大量程测量情况下的线性度不足。

为了克服这类问题，目前国内外的研究主要集中于结构优化及控制算法的研究中，并没有从变刚度的角度来研究。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器，包括扁长方体的柔性基体1，在柔性基体1内部的主要承载部位设有一气压空腔2，所述的气压空腔设有进气口4；在所述柔性基体1中位于气压空腔上部设有上下两层Z字型首尾连接的微承载通道——第一微承载通道3和第二微承载通道10；所述第一微承载通道3自第一端口6经Z字型首尾连接的空腔至第三端口8；所述第二微承载通道10自第二端口7经Z字型的首尾连接的空腔至第四端口9，所述第一微承载通道3的第三端口8与所述第二微承载通道10的第四端口9相连通，从第一端口6和第二端口7分别引出两根导线用以连接信号采集模块；所述第一微承载通道3和第二微承载通道10注满液态压阻敏感元件。

由于采用上述技术方案，本实用新型提出的基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器，与现有技术相比具有这样的有益效果：

本实用新型引入气动变刚度机理，通过调整传感器力检测位置的刚度变化来改变传感器的量程，解决了以柔性大变形材料为基体的柔性传感器实际应用中量程不足导致的应用受限的问题，提高了大变形柔性传感器在大承载条件下的应用价值，实现了力的变量程测量，改变了目前的柔性传感器只被应用在小量程力领域的测量。此外，本实用新型本体结构简单，体积小，重量轻，柔顺性强，在检测力的同时，缓冲受力，减小力对受力双方的破坏；性能稳定，耐酸碱腐蚀，能克服恶劣环境，在矿山、海洋等极端环境下也能稳定的使用；不受人体汗液腐蚀，无毒，能够与皮肤直接接触。因此，本实用新型能在工业生产，康复医疗，国防军工得到广泛的应用。

附图说明

图1为本实用新型一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器结构图；

图2为图1中A方向放大视图；

图3为本实用新型一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器中微通道放大示意图；

图4为本实用新型一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器测量方法的流程图。

图中：1为传感器的柔性基体，2为气压空腔，3为第一微承载通道，4为进气口，5为引出导线，6为第一端口，7为第二端口；8为第三端口，9为第四端口；10为第二微承载通道。

具体实施方式

下面将结合附图中对本实用新型加以详细说明。

一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器，如图1—3所示，它包括扁长方体的柔性基体1，在柔性基体1内部的主要承载部位设有一气压空腔2，所述的气压空腔设有进气口4；在传感器端部设有进气口4，引出进气管，外部接有微型气压输入及控制装置，进行气压空腔内部的压力控制。在所述柔性基体1中位于气压空腔上部成型出设有上下两层Z字型首尾连接的微微承通道——第一微承载通道3和第二微承载通道10；所述第一微承载通道3自第一端口6经Z字型首尾连接的空腔至第三端口8；所述第二微承载通道10自第二端口7经Z字型的首尾连接的空腔至第四端口9，所述第一微承载通道3的第三端口8与所述第二微承载通道10的第四端口9相连通，从第一端口6和第二端口7分别引出两根导线用以连接信号采集模块；所述第一微承载通道3和第二微承载通道10注满液态压阻敏感元件。镓铟锡合金或其它符合性能要求的液态压阻材料为敏感元件；为保证传感器柔顺性，在流体处均采用柔性胶水实现整体密封。同时，可保证传感器在恶劣环境下工作的稳定性。

图中1为本实用新型一种基于气动变刚度的可变量程柔性力传感器结构图，传感器的柔性基体1作为柔性传感器的主要承载结构，采用柔性硅橡胶或其它符合性能要求的高弹性材料制成。