專利名稱：應變式三維單指機器人觸覺傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于機器人傳感器技術(shù)。
目前弧焊機器人在實際生產(chǎn)中的應用仍停留在人工示教再現(xiàn)階段。人工示教工作量較大，在批量生產(chǎn)中一次示教難以保證整批零件焊接走向的精確性。利用三維觸覺的焊縫自動識別來修正予置理論焊縫，達到自動示教的目的，是當前國際上研究弧焊機器人技術(shù)的焦點之一?，F(xiàn)有的三維單指機器人觸覺系統(tǒng)采用的是線性示差變壓器傳感器，(測軸向位移)電容式傳感器，(測水平兩向位移)其觸針(單指)的三維移動是在觸角內(nèi)部利用微電機和激磁線圈實現(xiàn)的。由于這種觸角系統(tǒng)抗干擾能力差、剛度較低，目前尚沒有應用于生產(chǎn)實踐。
本實用新型發(fā)明的目地在于克服現(xiàn)在三維單指機器人觸覺傳感器的上述缺點，能把智能的自動示教技術(shù)應用于生產(chǎn)，采用剪幅式彈性元件和鼓膜結(jié)構(gòu)來測定Z向力，從而實現(xiàn)高靈敏度、低干擾度、高剛度的三維單指機器人觸覺傳感器系統(tǒng)。
本實用新型應變式三維單指機器人觸覺傳感器其結(jié)構(gòu)見附圖(1)。在傳感器主體(6)上粘貼有測X、Y向力的應變片(4)。剪幅式彈性元件(8)安裝在主體(6)內(nèi)，剪幅元件，形如車輪，由帶有幅筋的內(nèi)外環(huán)為一體所構(gòu)成。剪幅元件(8)與主體(6)內(nèi)孔圓柱面配合應是良好的滑動配合。測軸向力的應變片(5)粘貼在剪幅元件(8)的剪幅筋上，(見附圖3)應變片的聯(lián)線自內(nèi)孔頂端引出。鼓膜支蓋(7)用鎖定螺母(9)壓緊在剪幅元件(8)的內(nèi)圈下端，同時套緊在傳感器主體(6)的下端，要求緊配合，以便承受觸桿(10)傳來的X、Y向力。保護罩(3)用螺帽(2)固定在傳感器上，傳感器柄部再加上套柄(1)。單指觸覺頭(10)采用螺旋可調(diào)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)工作需要調(diào)整單指長度，用螺母(9)緊定，調(diào)好后再標定X、Y向靈敏度。本新型應變式三維單指機器人觸覺傳感器采用電阻應變片測力、測X、Y向力的應變片Rx、Ry貼在傳感器的主體(6)上，見附圖2。該體貼應變片處，為對稱方形，當受力Px和Py作用時，該處受彎矩力而有信號輸出，電橋聯(lián)接電路見附圖3。測Z向力的應變片貼在剪幅元件(8)上，見附圖4。該元件外圈端面通過墊圈(11)頂在傳感器主體內(nèi)，內(nèi)圈受Pz力作用而使剪幅筋受剪應力，貼在上面的應變片(5)受剪應力而有信號輸出，電橋聯(lián)接電路見附圖5。剪幅筋做得高而窄以提高其剛度。為消除X、Y向力對軸向力Z的干擾，本新型采用一種鼓膜結(jié)構(gòu)的端蓋(7)，該鼓膜端蓋為平面約束結(jié)構(gòu)形如一園盤狀，能夠限制X、Y向的位移，而不限制Z向位移。實驗證明，這種結(jié)構(gòu)極小影響Z向靈敏度，降低了X、Y向力對Z向力測試時的干擾。
本實用新型三維單指機器人觸覺傳感器，具有結(jié)構(gòu)緊湊，較高的剛度與靈敏度，與現(xiàn)有技術(shù)比較具有顯著的進步。
實施例應變式三維單指機器人觸覺系統(tǒng)標定測試結(jié)果見下表表

表(1)標定測量時指長調(diào)整為20mm，三維的最小最小分辯率是Z向1克，X、Y向1.5克。
附圖1為三維單指機器人觸覺傳感器的整體裝配剖面圖。
附圖2為測定X、Y向力應變片粘貼位置圖。
附圖3a為測X向力輸出電橋電路圖。
附圖3b為測Y向力輸出電橋電路圖。
附圖4為測定Z向力應變片粘貼在剪幅元件位置圖。
附圖5為測Z向力輸出電橋電路圖。
權(quán)利要求1.一種電阻應變式機器人觸覺傳感器，其特征在于采用了剪幅式彈性元件和鼓膜結(jié)構(gòu)來測定Z向力，彈性元件是由帶有幅筋的內(nèi)外環(huán)為一體所構(gòu)成，鼓膜結(jié)構(gòu)的端蓋為一圓盤壯的平面約束結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型為機器人傳感技術(shù)，其原理是一種利用接觸微力來判斷焊縫準確位置的觸摸識別傳感器，傳感器采用電阻應變片，軸向(Z向)采用了剪幅式彈性元件，水平方向(X、Y向)采用了懸臂梁彈性體結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)具有較高的靈敏度、剛度和抗干擾性，具有很高的實用價值。
文檔編號G01L1/22GK2032318SQ8820189
公開日1989年2月8日 申請日期1988年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月19日
發(fā)明者袁哲俊, 蔡禮君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學