一種解耦型六維力檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)機(jī)器人行業(yè)蓬勃發(fā)展，各種各樣機(jī)器人的控制都會(huì)涉及到傳感器技術(shù)，六維力檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)尖端技術(shù)，同時(shí)也是機(jī)器人傳感器技術(shù)的重要組成環(huán)節(jié)。國(guó)外對(duì)六維力檢測(cè)技術(shù)的研究起步較早，發(fā)展較好，國(guó)外現(xiàn)在已經(jīng)制造出許多可以完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，這都依賴于他們先進(jìn)的六維力檢測(cè)裝置。我國(guó)現(xiàn)有的六維力檢測(cè)裝置大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，需要繁雜的工藝過(guò)程，主要分為電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、光電式等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有六維力檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝過(guò)程繁雜和適應(yīng)性差的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種解耦型六維力檢測(cè)裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:一種解耦型六維力檢測(cè)裝置，它包括載物臺(tái)、六維力轉(zhuǎn)接板、基座和六維力傳感檢測(cè)器；
[0005]六維力傳感檢測(cè)器包括彈性體和二十個(gè)應(yīng)變片；彈性體包括方形框架、彈性連接架、兩個(gè)彈性件、兩個(gè)第一懸臂梁、兩個(gè)第二懸臂梁、兩個(gè)第三懸臂梁、兩個(gè)第四懸臂梁、兩個(gè)第五懸臂梁和兩個(gè)第六懸臂梁；
[0006]彈性連接架安裝在方形框架內(nèi)的中部，彈性連接架包括彎曲彈性板、兩個(gè)長(zhǎng)直彈性板和兩個(gè)短直彈性板;兩個(gè)長(zhǎng)直彈性板和兩個(gè)短直彈性板分別鏡像設(shè)置，長(zhǎng)直彈性板的一端與短直彈性板的一端垂直設(shè)置且二者一體制成，兩個(gè)短直彈性板的另一端固接有彎曲彈性板；
[0007]彎曲彈性板與長(zhǎng)直彈性板之間由內(nèi)向外平行布置有第六懸臂梁和第五懸臂梁，第六懸臂梁的一端與短直彈性板的一端連接，兩個(gè)第六懸臂梁的另一端與彈性連接臂連接，第五懸臂梁的一端與長(zhǎng)直彈性板的一端連接，第五懸臂梁的另一端與短直彈性板連接；
[0008]彈性連接架的兩外側(cè)分別布置有第一懸臂梁、第二懸臂梁、第三懸臂梁、第四懸臂梁和彈性件;兩個(gè)第一懸臂梁、兩個(gè)第二懸臂梁、兩個(gè)第三懸臂梁、兩個(gè)第四懸臂梁和兩個(gè)彈性件分別鏡像設(shè)置;第一懸臂梁、第二懸臂梁與長(zhǎng)直彈性板平行設(shè)置，位于彈性連接件同一外側(cè)的第一懸臂梁和第二懸臂梁并排間隔設(shè)置，第一懸臂梁和第二懸臂梁的一端與方形框架的內(nèi)壁連接，第一懸臂梁和第二懸臂梁的另一端與安裝在方形框架上的彈性件連接，彈性件與長(zhǎng)直彈性板之間連接有平行設(shè)置的第三懸臂梁和第四懸臂梁，第三懸臂梁與第一懸臂梁垂直設(shè)置；
[0009]每個(gè)第一懸臂梁的正面和背面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)第二懸臂梁的正面和背面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)第五懸臂梁的上面和下面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)第四懸臂梁的上面和下面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片，與彎曲彈性板相對(duì)的第六懸臂梁和第五懸臂梁的內(nèi)側(cè)面上各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片;基座上由下至上依次布置有六維力傳感檢測(cè)器、六維力轉(zhuǎn)換板和載物臺(tái)；六維力傳感檢測(cè)器與基座可拆卸連接，載物臺(tái)與六維力轉(zhuǎn)換板可拆卸連接，載物臺(tái)與六維力傳感檢測(cè)器可拆卸連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種解耦型六維力檢測(cè)裝置可以通過(guò)解耦來(lái)測(cè)量出一個(gè)空間作用力沿三個(gè)相互垂直坐標(biāo)軸方向的力和繞這些軸的轉(zhuǎn)矩的大小，更進(jìn)一步的可以求得空間力的作用點(diǎn)及其在空間各方向上的分力大小。該裝置可以應(yīng)用于六維力傳感器中用于對(duì)檢測(cè)仿生行走機(jī)器人腳部力量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可以更廣泛的應(yīng)用于其他各種需要測(cè)量六維力的領(lǐng)域。本發(fā)明裝置由載物臺(tái)、六維力轉(zhuǎn)接板、六維力傳感檢測(cè)器及基座組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便可靠，通過(guò)測(cè)量裝置內(nèi)部十二根懸臂梁的變形情況計(jì)算得到作用在裝置上的三個(gè)垂直方向上的力以及沿著三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩大小。
[0011 ]本裝置屬于應(yīng)變式六維力檢測(cè)裝置，只需要應(yīng)變片即可進(jìn)行測(cè)量，較其他類(lèi)型來(lái)說(shuō)測(cè)量原理簡(jiǎn)單，不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和繁雜的工藝過(guò)程。此外本裝置還具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，安裝使用方便等優(yōu)勢(shì)。此六維力檢測(cè)裝置對(duì)于行走機(jī)器人的研究以及其他需要檢測(cè)空間力信息的領(lǐng)域都具有重大意義。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案應(yīng)用于各種各樣的行走機(jī)器人，也可以更廣泛的應(yīng)用于各種需要對(duì)空間力進(jìn)行檢測(cè)的場(chǎng)合，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，具有廣泛適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，通過(guò)螺釘進(jìn)行組裝，使用方便，靈敏度可調(diào)，可以進(jìn)行較大范圍內(nèi)六維力的測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014]圖2是載物臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0015]圖3是六維力轉(zhuǎn)接板的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0016]圖4是基座的結(jié)構(gòu)不意圖，
[0017]圖5是六維力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0018]圖6是第三橫梁和第四橫梁的下表面上粘貼有應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0019]圖7是第一橫梁、第二橫梁、第三橫梁、第四橫梁、第五橫梁和第六橫梁上粘貼有應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0020]圖8是第一橫梁、第二橫梁、第五橫梁和第六橫梁粘貼有應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0021 ]圖9是通過(guò)檢測(cè)應(yīng)變片電阻變化得到的各懸臂梁的受力情況示意圖，
[0022]圖10是計(jì)算各力矩時(shí)各合力及其對(duì)應(yīng)力臂的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖8說(shuō)明，本實(shí)施方式的一種解耦型六維力檢測(cè)裝置，它包括載物臺(tái)2、六維力轉(zhuǎn)接板4、基座6和六維力傳感檢測(cè)器；
[0024]六維力傳感檢測(cè)器包括彈性體和二十個(gè)應(yīng)變片10;彈性體包括方形框架12、彈性連接架13、兩個(gè)彈性件14、兩個(gè)第一懸臂梁1、兩個(gè)第二懸臂梁3、兩個(gè)第三懸臂梁5、兩個(gè)第四懸臂梁7、兩個(gè)第五懸臂梁9和兩個(gè)第六懸臂梁11;
[0025]彈性連接架13安裝在方形框架12內(nèi)的中部，彈性連接架13包括彎曲彈性板13-1、兩個(gè)長(zhǎng)直彈性板13-2和兩個(gè)短直彈性板13-3;兩個(gè)長(zhǎng)直彈性板13-2和兩個(gè)短直彈性板13-3分別鏡像設(shè)置，長(zhǎng)直彈性板13-2的一端與短直彈性板13-3的一端垂直設(shè)置且二者一體制成，兩個(gè)短直彈性板13-3的另一端固接有彎曲彈性板13-1 ；
[0026]彎曲彈性板13-1與長(zhǎng)直彈性板13-2之間由內(nèi)向外平行布置有第六懸臂梁11和第五懸臂梁9，第六懸臂梁11的一端與短直彈性板13-3的一端連接，兩個(gè)第六懸臂梁11的另一端與彈性連接臂15連接，第五懸臂梁9的一端與長(zhǎng)直彈性板13-2的一端連接，第五懸臂梁9的另一端與短直彈性板13-3連接；
[0027]彈性連接架13的兩外側(cè)分別布置有第一懸臂梁1、第二懸臂梁3、第三懸臂梁5、第四懸臂梁7和彈性件14;兩個(gè)第一懸臂梁1、兩個(gè)第二懸臂梁3、兩個(gè)第三懸臂梁5、兩個(gè)第四懸臂梁7和兩個(gè)彈性件14分別鏡像設(shè)置;第一懸臂梁1、第二懸臂梁3與長(zhǎng)直彈性板13-2平行設(shè)置，位于彈性連接件同一外側(cè)的第一懸臂梁1和第二懸臂梁3并排間隔設(shè)置，第一懸臂梁1和第二懸臂梁3的一端與方形框架12的內(nèi)壁連接，第一懸臂梁1和第二懸臂梁3的另一端與安裝在方形框架12上的彈性件14連接，彈性件14與長(zhǎng)直彈性板13-2之間連接有平行設(shè)置的第三懸臂梁5和第四懸臂梁7，第三懸臂梁5與第一懸臂梁1垂直設(shè)置；
[0028]每個(gè)第一懸臂梁1的正面和背面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片10，每個(gè)第二懸臂梁3的正面和背面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片10，每個(gè)第五懸臂梁5的上面和下面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片10，每個(gè)第四懸臂梁7的上面和下面各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片10，與彎曲彈性板13-1相對(duì)的第六懸臂梁11和第五懸臂梁9的內(nèi)側(cè)面上各粘貼有一個(gè)應(yīng)變片10;
[0029]基座6上由下至上依次布置有六維力傳感檢測(cè)器、六維力轉(zhuǎn)換板4和載物臺(tái)2;六維力傳感檢測(cè)器與基座6可拆卸連接，載物臺(tái)2與六維力轉(zhuǎn)換板4可