[发明专利]一种扭矩传感器

说明书

一种扭矩传感器，包括本体、与所述本体连接的盖体和设在所述本体与所述盖体之间的电路板，所述本体包括环体、设在所述环体中部的盘体以及连接所述环体与所述盘体的多个测量体，所述测量体上设有应变计，所述应变计与所述电路板电连接。按照本发明提供的扭矩传感器与现有技术相比具有如下优点：本发明结构简单、装配方便，用于现有机器人上时，不用改变机器人上级关节的减速器输出轴和密封形式，也不用改变下级关节的法兰接口，只需要将本发明替代上级关节的减速器输出法兰即可；同时，本发明将电路板设在本体与盖体之间，起到了防水防尘作用，并能有效隔绝外界电磁干扰，提高了本发明的测量精度。

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种扭矩传感器。

背景技术

工业机器人在经历了多年的发展之后，如何解决机器人与人近距离相处甚至协同工作的问题已成为下一个技术热点。机器人的人机协作主要方式之一是直接示教，又称手动示教或者拖动示教。即人直接通过手动拖动的方式完成对机器人的示教编程工作。传统的示教方式主要依赖于示教器，而这样的示教方式工作效率较低，过程繁琐不直观，对操作人员知识水平要求较高。相比之下，采用直接示教的方式非常直观，且对现场操作人员的要求大大降低。而零力控制则是实现直接示教控制方案的关键技术。零力控制技术，其核心是将外力的大小及方向转换为对应的位置指令。伺服驱动器一般工作在位置模式下，并通过对位置指令的跟踪实现直接示教功能。外力检测一般有两种方式，一种是采用电流反馈，一种采用扭矩传感器检测。电机的电流和输出扭矩有对应的物理关系，用电流来计算电机输出扭矩，然后结合其他干扰因素就可以估计连杆端的扭矩，从而给电机控制器提供反馈信号。但是用电流反馈仅适用于Direct-Drive的机器人，即关节电机没有减速器或只有一级减速。否则对于使用大减速比的机器人，其关节back-drive的摩擦力巨大，采用电机电流不足以精确估计末端执行器上受到的外力，减速比越大越明显。比如大多数工业机械臂，即使是断电状态，在末端用很大的力气推也推不动，这时候虽然末端受力很大，关节电流仍然是零。由于电流反馈方式存在上述弊端，目前高端协作机器人(Baxter，iiwa)采用的是扭矩传感器检测的方式。其优点是：能够比较精确地检测末端扭矩的大小，系统灵敏度较高；由于有传感器作为外部绝对反馈，系统稳定性有更好的保证。

目前市面上已有专门用于协作机器人零力控制的关节扭矩传感器产品，但存在以下问题无法解决。目前的大多数协作机器人本体制造商基本都是从采用电流反馈的方式开始研工作的，并且已有批量产品投入市场。由于上级关节减速器和下级关节连接接口已经固化，并还要且要考虑两侧密封功能和数采电路防护功能，如果想改用扭矩传感器检测的方式，市面上的成熟产品无法直接接入其中。即使个别扭矩传感器可以勉强使用，其外圈法兰孔和内圈法兰空的调整位置有限，并且无密封槽，很难适应已有机器人产品的对接使用，并且还存在一个明显缺陷，即没有过载保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、使用方便、具有过载保护的扭矩传感器。

按照本发明提供的扭矩传感器采用的主要技术方案为：包括本体、与所述本体连接的盖体和设在所述本体与所述盖体之间的电路板，所述本体包括环体、设在所述环体中部的盘体以及连接所述环体与所述盘体的多个测量体，所述测量体上设有应变计，所述应变计与所述电路板电连接。

本发明提供的扭矩传感器还采用如下附属技术方案：

所述盘体上设有保护销，所述环体上设有限位孔，所述保护销的一端与所述盘体连接，所述保护销的另一端插入所述限位孔，所述保护销的外壁与所述限位孔的内壁之间形成有缝隙。

所述盘体上设有固定块，所述固定块上设有固定孔，所述保护销的一端插入所述固定孔并与所述固定孔连接。

所述环体上设有第一缺口，所述盘体上设有第二缺口，所述测量体的一端与所述第一缺口的底面连接，所述测量体的另一端与所述第二缺口的底面连接。

所述测量体为变截面梁。