[发明专利]用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器

摘要

本发明公开了一种用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器，包括中心轴、力敏元件、底座和应变片组件，力敏元件固定连接在底座上，中心轴穿过力敏元件和底座，且中心轴与力敏元件过盈配合，应变片组件贴覆在力敏元件上，力敏元件包括四根弹性主梁、四根弹性副梁、呈正八角形的中心轴台、四个固定台、四个主浮动梁和四个副浮动梁，应变片组件包括第一应变片组和第二应变片组，四根弹性主梁中相对的两根弹性主梁上分别贴覆第一应变片组，其余两根弹性主梁上分别贴覆第二应变片组；中心轴与中心轴台的通孔过盈配合。该六维力与力矩传感器可提高对力的测量的刚度，同时对力矩的测量刚度也有小幅提高。

主权项

一种用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器，其特征在于，该六维力与力矩传感器包括中心轴（1）、力敏元件（2）、底座（3）和应变片组件，力敏元件（2）固定连接在底座（3）上，中心轴（1）穿过力敏元件（2）和底座（3），且中心轴（1）与力敏元件（2）过盈配合，应变片组件贴覆在力敏元件（2）上，其中，所述的力敏元件（2）包括四根弹性主梁（21）、四根弹性副梁（22）、呈正八角形的中心轴台（23）、四个固定台（24）、四个主浮动梁（25）和四个副浮动梁（26），中心轴台（23）的几何中心设有通孔，四个固定台（24）均匀分布在中心轴台（23）周边，主浮动梁（25）固定连接在相邻的两个固定台（24）之间，每个副浮动梁（26）固定连接在一个固定台（24）上，且副浮动梁（26）朝向中心轴台（23），副浮动梁（26）和固定台（24）之间设有空腔（27）；每根弹性主梁（21）的一端固定连接在中心轴台（23）的侧壁上，每根弹性主梁（21）的另一端固定连接在主浮动梁（25）上，且弹性主梁（21）分别与中心轴台（23）的侧壁和主浮动梁（25）垂直；每根弹性副梁（22）的一端固定连接在中心轴台（23）的侧壁上，每根弹性副梁（22）的另一端固定连接在副浮动梁（26）上，且弹性副梁（22）分别与中心轴台（23）的侧壁和副浮动梁（26）垂直；弹性主梁（21）和弹性副梁（22）交替布置，且相邻的弹性主梁（21）和弹性副梁之间的夹角为45度；所述的应变片组件包括第一应变片组和第二应变片组，四根弹性主梁（21）中相对的两根弹性主梁（21）上分别贴覆第一应变片组，其余两根弹性主梁（21）上分别贴覆第二应变片组，第一应变片组包括第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、第五应变片和第六应变片，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片分别贴覆在弹性主梁（21）的四侧壁面上，第五应变片贴覆在弹性主梁（21）的上壁面，第六应变片贴覆在弹性主梁（21）的下壁面，且第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片比第五应变片和第六应变片靠近中心轴台（23）；第二应变片组包括第七应变片、第八应变片、第九应变片、第十应变片、第十一应变片和第十二应变片，第七应变片、第八应变片、第九应变片和第十应变片分别贴覆在弹性主梁（21）的四侧壁面上，第十一应变片贴覆 在弹性主梁（21）的左壁面，第十二应变片贴覆在弹性主梁（21）的右壁面，且第十一应变片和第十二应变片比第七应变片、第八应变片、第九应变片和第十应变片靠近中心轴台（23）；所述的力敏元件（2）的固定台（24）与底座（3）固定连接，中心轴（1）与中心轴台（23）的通孔过盈配合。