[发明专利]一种机器人腕力传感器及标校、检测方法

说明书

本发明公开了一种机器人腕力传感器及标校、检测方法，包括适配环、工具端连接法兰、应变感知主体、应变敏感元件、嵌入式电路、工具端连接法兰与适配环配合，工具端连接法兰与应变感知主体相连接，应变感知主体用于在多轴力作用下产生微量变形，应变敏感元件组成电桥后用于将微量变形转换为微伏级电压信号，应变感知主体内置嵌入式电路板，嵌入式电路板用于采集微伏级电压信号并作A/D转换和解耦计算，并通过通信模块输出测量结果的数字信号，本发明通过合理的解耦结构、简明清晰的标定方法、嵌入式采集及解耦算法，直接将空间直角坐标系下沿坐标轴的三方向力和三方向力矩的测量结果以数字量形式输出，显著提高了测量精准。

技术领域

本发明涉及一种传感器技术领域，具体涉及一种机器人腕力传感器及标校、检测方法。

背景技术

工业机器人（含协作机器人）因其不仅可完成危险环境下的操作，还可减轻人体劳作而备受欢迎，尤其是伴随着制造业人力资本的上升及品质要求的提高，工业机器人正在逐步取代人力，成为生产中重要的自动化装备。此外，国家出台的一系列支持工业机器人发展的产业政策，以及我国制造业朝着集约化、智能化的方向升级，均将支撑我国工业机器人产业规模持续快速扩大。目前，工业机器人在汽车制造、电子电气、橡胶及塑料、家用电器、食品、化工等行业发挥着突出作用。伴随人工智能技术的发展，其应用领域终将更加广泛。随着科技的不断进步，工业机器人的发展过程可分为三代。第—代为示教再现型机器人，它主要由机械臂控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息继而重复再现执行，当前工业中应用最多，例如搬运和转序。第二代为感觉型机器人，有力觉和视觉，它具有对外界信息进行反馈调整的能力，目前刚进入应用阶段。第三代为智能型机器人，它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段，力觉系统和视觉系统是机器人感知外界环境、提供反馈信息的重要方式，是第二代、第三代机器人研究和应用的基本构成要素。本发明所述腕力传感器便是针对第二代及以后的机器人。采用腕力传感器可以使机器人实现精密装配、力控打磨及高质量焊接等功能。申请公布号为CN107167267A的专利描述了一个多轴力测量的设备。该设备可以通过一种结构配合动态标校方法，使其发明有了多轴力测量功能，但上述专利存在部分缺点，内、外圈相对弹性柱的结构刚性偏弱，应变计布局不合理，传感器标定方法不简介直观，其中引入其它误差因素较多，因此传感器整体性能较差；以上专利中所述的标定方法中无法实现多轴联合加载，无法对传感器同时受多轴载荷时的精度（重复性误差）和准度（准确性误差）进行评估。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种机器人腕力传感器，包括应变感知主体，所述应变感知主体包括T形应变梁、刚性边界环和刚性边界块，所述T形应变梁一端与刚性边界环相连，另一端与刚性边界块相连，所述T形应变梁上设有应变敏感元件，所述应变感知主体还内置嵌入式电路。

较佳的，所述T形应变梁为三个，三个T形应变梁连接刚性边界环和刚性边界块，每个T形应变梁靠近刚性边界块的部位的四个表面上都粘贴有应变敏感元件，所述应变敏感元件组成六组惠斯通电桥，所述刚性边界环和刚性边界块的刚性高于T形应变梁。

较佳的，所述刚性边界环和刚性边界块的厚度大于T形应变梁的厚度。

较佳的，所述T形应变梁与刚性边界环之间设有条形空腔。

较佳的，所述T形应变梁、刚性边界环和刚性边界块一体加工成型。

较佳的，还包括适配环、工具端连接法兰，所述工具端连接法兰中间设有中心深孔，所述中心深孔与适配环配合，所述工具端连接法兰一端与应变感知主体连接。

较佳的，所述刚性边界块通过螺钉与工具端连接法兰连接.

较佳的，所述刚性边界环上均布有内埋螺钉孔，内埋螺钉孔内设有内埋螺钉，所述工具端连接法兰上设有内埋螺钉操作孔，所述内埋螺钉操作孔上还配有防尘堵头，所述刚性边界环和工具端连接法兰之间还设有防尘圈，所述内埋螺钉操作孔孔径小于内埋螺钉头直径。