本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是可用于測量空間六維力的傳感器彈性體構(gòu)件。

背景技術(shù)：

多維力傳感器是機(jī)器人獲得與環(huán)境之間作用力的重要信息來源。目前已有多方面的多維力傳感器的研究，如美國DraPer研究所研制的Waston多維力傳感器，中科院合肥智能所和東南大學(xué)聯(lián)合研制的SAFMS型多維力傳感器，基于Stewart平臺的多維力傳感器，黃心漢教授研究的HUST FS6型多維力傳感器，德國的Dr.R.Seitner公司設(shè)計(jì)的二級并聯(lián)結(jié)構(gòu)型六維力傳感器等等。國內(nèi)外對多維力傳感器做了大量的研究，所設(shè)計(jì)的多維力傳感器多種多樣，各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合，但多維力傳感器的解耦、剛度與靈敏度的矛盾等問題還需得到進(jìn)一步的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種六維力傳感器彈性體，用于實(shí)現(xiàn)六維力傳感器在結(jié)構(gòu)上解耦，且在提高傳感器靈敏度的同時(shí)保證傳感器的剛度。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：包括中心臺、徑向梁、周向梁和周向支撐；所述徑向梁均勻分布在中心臺的周邊，徑向梁的一端與中心臺的周邊固聯(lián)，另一端與周向梁呈“T”型連接，所述周向梁為“T”型的頂部橫擔(dān)，徑向梁為“T”型的豎桿段；在所述徑向梁上設(shè)有通孔，使應(yīng)力集中于通孔兩側(cè)；所述周向梁和周向支撐均勻分布在中心臺的外圍；并且周向梁與周向支撐一一間隔設(shè)置，周向支撐的兩端分別與相鄰的兩個(gè)周向梁的端部固定連接，使所述周向梁和周向支撐連接呈環(huán)狀體；令：所述中心臺以及由周向梁和周向支撐連接成的環(huán)狀體呈水平狀態(tài)。

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述徑向梁、周向梁和周向支撐的數(shù)量相等，均為三個(gè)或均為四個(gè)。

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述周向梁上設(shè)有通孔，使應(yīng)力集中于通孔兩側(cè)。

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述周向梁上的通孔是兩個(gè)豎直方向上的第一通孔，兩個(gè)第一通孔在周向梁的兩端對稱設(shè)置。

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

所述徑向梁上的通孔為：在徑向梁的一端設(shè)置第二通孔，另一端設(shè)置雙通孔；

所述徑向梁上的通孔或?yàn)椋涸趶较蛄嚎拷芟蛄旱囊欢嗽O(shè)置第三通孔，靠近中心臺的一端設(shè)置第四通孔，在徑向梁的中部設(shè)置第二通孔；

所述徑向梁上的通孔或?yàn)椋涸趶较蛄嚎拷芟蛄旱囊欢嗽O(shè)置第二通孔，靠近中心臺的一端設(shè)置第五通孔，在徑向梁的中部設(shè)置雙通孔；

本發(fā)明六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述第二通孔和第五通孔是貫穿徑向梁上表面和下表面的豎向通孔；所述第三通孔、第四通孔和雙通孔是貫穿徑向梁兩側(cè)面的水平通孔；所述雙通孔指兩只在水平面中并列的通孔，且相互連通。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)解耦。針對本發(fā)明中彈性體的結(jié)構(gòu)形式，可以在徑向梁和周向梁的不同位置上粘貼電阻應(yīng)變片，根據(jù)力傳感器原理，運(yùn)用惠斯通全橋電路，實(shí)現(xiàn)六維力測量，并能有效避免維間力的相互干擾。

2、本發(fā)明能獲得較高的檢測靈敏度，各徑向梁和周向梁上開設(shè)的通孔，使應(yīng)變集中在所測區(qū)域。

3、本發(fā)明中周向梁與徑向梁之間的“T”型設(shè)置獲得了良好的剛度，有效提高了傳感器結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。

4、本發(fā)明彈性體可整體加工，減少重復(fù)性誤差，其結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號：1中心臺；2徑向梁；3周向梁；4周向支撐；5第二通孔；6雙通孔；7第一通孔；8第三通孔；9第四通孔；10第五通孔。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2和圖3，本實(shí)施例中六維力傳感器彈性體的結(jié)構(gòu)形式是：包括中心臺1、徑向梁2、周向梁3和周向支撐4。

徑向梁2均勻分布在中心臺1的周邊，徑向梁2的一端與中心臺1的周邊固聯(lián)，另一端與周向梁3呈“T”型連接，周向梁3為“T”型的頂部橫擔(dān)，徑向梁2為“T”型的豎桿段；在徑向梁2上設(shè)有通孔，使應(yīng)力集中于通孔兩側(cè)。

周向梁3和周向支撐4均勻分布在中心臺1的外圍；并且周向梁3與周向支撐4一一間隔設(shè)置，周向支撐4的兩端分別與相鄰的兩個(gè)周向梁3的端部固定連接，使周向梁3和周向支撐4連接呈環(huán)狀體。

本實(shí)施例中，令：中心臺1以及由周向梁3和周向支撐4連接成的環(huán)狀體呈水平狀態(tài)。

徑向梁2、周向梁3和周向支撐4的數(shù)量相等，均為三個(gè)或均為如圖1所示的四個(gè)，各徑向梁2的結(jié)構(gòu)特性均相同，各周向梁3的結(jié)構(gòu)特性均相同。

本實(shí)施例中在周向梁3上設(shè)有通孔，使應(yīng)力集中于通孔兩側(cè)，具體實(shí)施中，周向梁3上的通孔是兩個(gè)豎直方向上的第一通孔7，兩個(gè)第一通孔7在周向梁3的兩端對稱設(shè)置。

本實(shí)施例中給出徑向梁2上的通孔如下三種不同的布置形式：

圖1所示為，在徑向梁2的一端設(shè)置第二通孔5，另一端設(shè)置雙通孔6。

圖2所示為，在徑向梁2靠近周向梁3的一端設(shè)置第三通孔8，靠近中心臺的一端設(shè)置第四通孔9，在徑向梁2的中部設(shè)置第二通孔5。

圖3所示為，徑向梁2上的通孔或?yàn)椋涸趶较蛄?靠近周向梁3的一端設(shè)置第二通孔5，靠近中心臺1的一端設(shè)置第五通孔10，在徑向梁2的中部設(shè)置雙通孔6。

如圖1、圖2和圖3所示的第二通孔5和第五通孔10是貫穿徑向梁上表面和下表面的豎向通孔；第三通孔8、第四通孔9和雙通孔6是貫穿徑向梁兩側(cè)面的水平通孔；雙通孔6指兩只在水平面中并列的通孔，且相互連通。

考慮到所測區(qū)域的大小以及應(yīng)變集中，第一通孔7、第二通孔5、第五通孔10可以是一只圓柱孔、一只橢圓柱孔或一只腰型柱孔，或者是兩只在豎直面中并列的圓柱通孔相互連通形成的豎向雙通孔；第三通孔8和第四通孔9可以是一只圓柱孔、一只橢圓柱孔或一只腰型柱孔，或者是兩只在水平面中并列的圓柱通孔相互連通形成的水平雙通孔。