[发明专利]一种双差动电容式力矩传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及力传感器，特别涉及一种双差动电容式力矩传感器。

背景技术

力矩传感器作为一种结构型传感器，已经在许多需要测量力矩的领域中得到广泛应用。按力矩信号产生的方式，力矩传感器可分为光学式、光电式、电容式、电磁式与应变式等，它的原理是利用结构参数变化来转换成相应的电信号。目前市场上较为成熟的力矩传感器主要是电磁式和应变式。电磁式力矩传感器输出信号的本质是两路具有相位差的角位移信号，通过对信号进行组合处理后得到力矩信息；该传感器是一种无磨损的非接触式传感器，但由于体积较大，不适用于机器人关节力矩的测量。应变式力矩传感器通常结构复杂，力矩解耦困难，需要额外信号放大电路、A/D转换器等。

电容式力矩传感器是根据静电场有关定律作为其理论基础制成的，具有温度稳定性好、结构简单、动态响应好且可以实现非接触测量的优点；因此，电容式力矩传感器近年来被广泛应用于厚度、位移、压力、速度和浓度等物理测量中。然而目前在机器人关节应用中，电容式力矩传感器由于灵敏度不高，抗干扰能力差，且容易受到横向力和过载力矩的影响，使得机器手在抓取某个物体或机器人末端要完成某个特定的动作时难以实现精确的力矩控制，从而降低了机器人控制系统的精度。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前电容式力矩传感器的不足，提出一种双差动电容式力矩传感器；通过采用双差动式的结构，提高力矩传感器的灵敏度和线性度，同时消除横向力等干扰造成的影响。

为实现上述目标，本发明采用的技术方案如下：

一种双差动电容式力矩传感器包括传感器外圈1、若干变形梁2、传感器内圈3、电容动电极部分4、过载保护部分5、基板6和电容静电极部分7等。所述传感器外圈1上均匀分布着若干圆凸台9和U型凸台10，凸台上均开设有螺纹孔，其中圆凸台9上的螺纹孔用于连接基板6，通过基板6上的环型槽11可将基板6与传感器外圈1固定起来；U型凸台10上的螺纹孔用于传感器与负载的连接。所述传感器内圈3上均匀分布若干螺纹孔8，用于传感器与减速器的连接；所述变形梁2为梯形结构，其两端分别连接传感器外圈1和传感器内圈3，起到传递力矩的作用。所述基板6上还开设有矩形槽12，同时分布着电容静电极部分7和传感器所用的感应元件及检测电路，所述矩形槽12处用于放置电容动电极部分4。