[发明专利]一种可变增益的三维力传感器

权利要求书

1.一种可变增益的三维力传感器，其特征在于，包括弹性体（1）、固定于弹性体（1）上方的上增益控制框架（2）和固定于弹性体（1）下方的下增益控制框架（3）；

所述的弹性体（1）包括一个中心加载台（12）、四个固定台（11）、四根外浮动梁（13）、四根内浮动梁（14）以及四根弹性梁（15），其中，所述的四个固定台（11）对称分布在中心加载台（12）的四周；所述的四根外浮动梁（13）将相邻的固定台（11）两两相连；所述的四根内浮动梁（14）位于对应的外浮动梁（13）内侧并与所述的四根外浮动梁（13）平行；所述的四根弹性梁（15）分别从中心加载台（12）的四个侧面的中心延伸出来并与所述内浮动梁（14）相连；所述外浮动梁（13）和内浮动梁（14）高度相等，且对应的内浮动梁（14）和外浮动梁（13）之间设有间隙；

所述的上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）形状相同，呈薄片状，平面形状为中心对称图形，上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）分别由四根上浮动梁（22）和四根下浮动梁组成，四根上浮动梁（22）和四根下浮动梁分别与四根弹性梁（15）垂直，且分别与弹性梁之间在竖直方向上留有间隙，所述上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）围成大于中心加载台（12）的正方形空槽（23）。

2.根据权利要求1所述的可变增益的三维力传感器，其特征在于，所述的弹性体呈整体式结构，且关于笛卡尔三维坐标轴对称，所述弹性体的每个固定台（11）在中心设有通孔（111），且其靠近中心加载台（12）的一角在上表面和下表面分别向内凹陷构成上框架固定台（112）和下框架固定台（113），所述上框架固定台（112）和下框架固定台（113）围成的平面分别与上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）相适配。

3.根据权利要求1或2所述的可变增益的三维力传感器，其特征在于，所述上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）的四角设有四个固定孔（21），所述上框架固定台（112）和下框架固定台（113）的中心设置有与上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）的固定孔（21）相匹配的螺纹孔（114），所述上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）通过所述固定孔（21）与螺纹孔（114）的配合固定在所述弹性体的固定台（11）上。

4.根据权利要求1所述的可变增益的三维力传感器，其特征在于，外浮动梁（13）和内浮动梁（14）之间的间隙、上浮动梁与弹性梁在竖直方向上的间隙、以及下浮动梁与弹性梁在竖直方向上的间隙为0.5mm-1mm。

5.根据权利要求1所述的可变增益的三维力传感器，其特征在于，所述上浮动梁（22）和下浮动梁设计成向中心加载台（12）内移，使上浮动梁（22）和下浮动梁靠近弹性梁根部。