專利名稱：三維力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬測(cè)量力的傳感器、特別是機(jī)械手的傳感器領(lǐng)域。
隨著機(jī)器人和機(jī)器手的廣泛使用，對(duì)機(jī)械手、包括對(duì)最新一代的猶它機(jī)械手的傳感器研究已取得不少成果，例如有了一些位置傳感器和觸覺傳感器，但尚未見有在對(duì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)力控制方面研究的報(bào)道。美國(guó)航天部在加里福尼亞州的噴氣推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)室做了力——扭矩傳感器，日本KYOTO大學(xué)YOSHIKAWA等人做了十字交叉型的力傳感器等，但他們的力傳感器分別為實(shí)體式或雙面平行板壁式，體積和重量都較大，使它們不能裝在機(jī)械手的手指中作為指上的傳感器使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種重量輕、體積小、能安裝在機(jī)械手的手指上準(zhǔn)確可靠地實(shí)現(xiàn)三維力測(cè)量的傳感器。
本實(shí)用新型以如下方式實(shí)現(xiàn)其目的傳感器本體有垂直相交的方柱體5和8，方柱體8由四壁板圍成，柱體中段的四個(gè)角被挖去，兩對(duì)應(yīng)變片6和7分別貼在被挖去角的兩組平行相對(duì)的壁板外表面，柱體頭部與指套3固定連接；方柱體5有一穿通方孔11，一對(duì)應(yīng)變片10分別被貼在方孔外平行相對(duì)的兩壁板外表面，柱體的楔形尾部與指座1固定連接；指座1與指套3之間有一間隙2。
本實(shí)用新型的三維力傳感器不僅體積小、重量輕，可以置于機(jī)器人的手指中，而且敏感性好，能測(cè)出小于5克的力兼有觸覺傳感器的功能，且有過載保護(hù)結(jié)構(gòu)，即使受力，超過允許值時(shí)傳感器也不致受損。本傳感器還可應(yīng)用于其它方面，例如各類探頭測(cè)量?jī)x，自動(dòng)流水線的機(jī)械手等。
以下結(jié)合附圖實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型

圖1是本三維力傳感器的裝配圖。
圖2是傳感器本體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的右視圖。
圖4是A－A剖面圖。
傳感器本體的主要部分是垂直相交的方柱體5和8；方柱體8是由四壁板圍成的空心柱體，位于柱體中部對(duì)抗應(yīng)力變形能力最大的四個(gè)角被挖去，兩對(duì)壓力應(yīng)變片6和7分別貼在被挖去角的兩組平行相對(duì)的壁板外表面上；方柱體5有一穿通方孔11，一對(duì)壓力應(yīng)變片10分別被貼在方孔外相對(duì)平行的兩壁板外表面上，三對(duì)應(yīng)變片組成三個(gè)惠斯登測(cè)量電橋分別測(cè)量X、Y、Z三個(gè)方向的力。方柱體8的頭部以螺釘9與指套3固定連接，方柱體5的楔形尾部與機(jī)械手指座1固定連接。指套3的外表裹貼有橡膠涂層4，以保證手指能穩(wěn)當(dāng)拿取物品。在指套3與指座1之間留有一微小間隙2，當(dāng)傳感器受到超負(fù)荷的力時(shí)、指套能將力直接傳給指座以保護(hù)傳感器本體。使用時(shí)，當(dāng)壓力應(yīng)變片受力產(chǎn)生變形會(huì)引起電橋電壓變化，這種電壓經(jīng)放大后送入電腦，成為可以讀取的電信號(hào)。
指套3和傳感器本體可以分別采用金屬鋁和不銹鋼制作，間隙2可選用0.1mm，傳感器本體的體積可以小至6.35×14.7×14.7cm3。
權(quán)利要求1.一種三維力傳感器，有指套(3)、指座(1)，其特征是傳感器本體有垂直相交的方柱體(5)和(8)，方柱體(8)由四壁板圍成，柱體中段的四個(gè)角被挖去，兩對(duì)應(yīng)變片(6)和(7)分別貼在被挖去角的兩組平行相對(duì)的壁板外表面，柱體頭部與指套(3)固定連接；方柱體(5)有一穿通方孔(11)，一對(duì)應(yīng)變片分別被貼在方孔外平行相對(duì)的兩壁板外表面，柱體的楔形尾部與指座(1)固定連接，指座(1)與指套(3)之間有一間隙(2)。
專利摘要一種三維力傳感器，傳感器本體有垂直相交的方柱體(5)和(8)，方柱體(8)空心，兩對(duì)應(yīng)變片分別貼在被挖去角的柱體部分的兩組平行壁板外表面，柱體頭部與指套(3)固定連接；方柱體(5)有穿通方孔(11)，一對(duì)應(yīng)變片分別貼在方孔外的平行壁板外表面，柱體的楔形尾部與指座(1)固定連接；指座(1)指套(3)間有間隙(2)。這種傳感器體積小，重量輕，敏感度好，能裝在機(jī)械手手指上準(zhǔn)確可靠地實(shí)現(xiàn)三維力測(cè)量。
文檔編號(hào)G01L9/08GK2156494SQ9321375
公開日1994年2月16日 申請(qǐng)日期1993年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月22日
發(fā)明者唐建柳 申請(qǐng)人:中國(guó)廣西對(duì)外經(jīng)濟(jì)文化交流中心, 唐建柳