[实用新型]三维力传感器

说明书

本实用新型属测量力的传感器、特别是机械手的传感器领域。

随着机器人和机器手的广泛使用，对机械手、包括对最新一代的犹它机械手的传感器研究已取得不少成果，例如有了一些位置传感器和触觉传感器，但尚未见有在对机械手实现力控制方面研究的报道。美国航天部在加里福尼亚州的喷气推进器实验室做了力——扭矩传感器，日本KYOTO大学YOSHIKAWA等人做了十字交叉型的力传感器等，但他们的力传感器分别为实体式或双面平行板壁式，体积和重量都较大，使它们不能装在机械手的手指中作为指上的传感器使用。

本实用新型的目的是提供一种重量轻、体积小、能安装在机械手的手指上准确可靠地实现三维力测量的传感器。

本实用新型以如下方式实现其目的：传感器本体有垂直相交的方柱体5和8，方柱体8由四壁板围成，柱体中段的四个角被挖去，两对应变片6和7分别贴在被挖去角的两组平行相对的壁板外表面，柱体头部与指套3固定连接；方柱体5有一穿通方孔11，一对应变片10分别被贴在方孔外平行相对的两壁板外表面，柱体的楔形尾部与指座1固定连接；指座1与指套3之间有一间隙2。

本实用新型的三维力传感器不仅体积小、重量轻，可以置于机器人的手指中，而且敏感性好，能测出小于5克的力兼有触觉传感器的功能，且有过载保护结构，即使受力，超过允许值时传感器也不致受损。本传感器还可应用于其它方面，例如各类探头测量仪，自动流水线的机械手等。

以下结合附图实施例进一步说明本实用新型：

图1是本三维力传感器的装配图。

图2是传感器本体结构示意图。

图3是图2的右视图。

图4是A－A剖面图。

传感器本体的主要部分是垂直相交的方柱体5和8；方柱体8是由四壁板围成的空心柱体，位于柱体中部对抗应力变形能力最大的四个角被挖去，两对压力应变片6和7分别贴在被挖去角的两组平行相对的壁板外表面上；方柱体5有一穿通方孔11，一对压力应变片10分别被贴在方孔外相对平行的两壁板外表面上，三对应变片组成三个惠斯登测量电桥分别测量X、Y、Z三个方向的力。方柱体8的头部以螺钉9与指套3固定连接，方柱体5的楔形尾部与机械手指座1固定连接。指套3的外表裹贴有橡胶涂层4，以保证手指能稳当拿取物品。在指套3与指座1之间留有一微小间隙2，当传感器受到超负荷的力时、指套能将力直接传给指座以保护传感器本体。使用时，当压力应变片受力产生变形会引起电桥电压变化，这种电压经放大后送入电脑，成为可以读取的电信号。

指套3和传感器本体可以分别采用金属铝和不锈钢制作，间隙2可选用0.1mm，传感器本体的体积可以小至6.35×14.7×14.7cm³。