[发明专利]一种扁平盘式六维力传感器、检测方法及智能设备

说明书

本发明提供了一种基于电涡流效应的扁平盘式六维力传感器、检测方法及智能设备，包括外壳、弹性体、第一探头、第二探头、第三探头和第四探头，所述弹性体设置于外壳内部，所述弹性体包括有底板、检测板和第一凸台，所述底板与所述检测板之间设置有支柱且检测板位于底板上方，所述第一凸台设置于检测板上方，所述检测板下表面上设置有沉槽，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头分别均布在所述底板上且不与所述检测板接触；本发明提出的力传感器具有体积小、抗干扰、承载能力强等特点，并且具备直接从机械本体上调节传感器测力范围和精度的能力，灵活性极强。

技术领域

本发明涉及力传感器技术领域，具体涉及一种基于电涡流效应的扁平盘式六维力传感器、检测方法及智能设备。

背景技术

随着智能装备的快速发展,传感器作为机器人与外界环境交互的媒介,正受到越来越广泛的应用。当前小型化，简单化，高负载，高精度是六维力传感器发展的主要方向。

现有的力传感器主要是使用电阻应变片进行检测的,通过设计合适的弹性体结构,将应变片粘贴在应变最大的位置。如专利号为CN101034022A的中国专利公开了一种六维RSS力传感器，由两个平台以及中间的六个弹性体连接而成，弹性体表面均贴有应变片，通过杆长和弹性转动副厚度尺寸变化可以设计成不同量程和灵敏度的六维力传感器，具有误差小、灵敏度高等特点；专利号为CN106556488A的中国专利公开了一种应变式六维力传感器，通过采用多个弹性体和合理的应变片组桥方案设计，很好的消除维间耦合，通过特殊结构的弹性体，使得传感器有很好的刚度和灵敏度。

但上述传感器均有较大体积,占用较大空间，在狭窄空间内难以适用，并且应变式力传感器由于应变片与弹性体的连接使用粘贴工艺实现，会产生较大的蠕变、迟滞等问题，导致传感器测量准确度不高，尤其是动态测量时滞后较严重，频响不高；另外应变片的栅丝为金属丝，在磁场干扰较大的场合，应变式力传感器较难推广使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于电涡流效应的扁平盘式六维力传感器、检测方法及智能设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电涡流效应的扁平盘式六维力传感器，包括外壳、弹性体、第一探头、第二探头、第三探头和第四探头，所述弹性体设置于外壳内部，所述弹性体包括有底板、检测板和第一凸台，所述底板与所述检测板之间设置有支柱且检测板位于底板上方，所述第一凸台设置于检测板上方，所述检测板下表面上设置有沉槽，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头分别均布在所述底板上且不与所述检测板接触，所述第一探头、第二探头、第三探头和第四探头可以通过电流激发涡流磁场变化进而感应出弹性体的变形量和变形方向。当存在力加载时，弹性体发生变形，通过通有高频直流电流的电感线圈激发的涡流磁场的变化，感应出弹性体的变形量和变形方向，然后通过一般的采集电路采集线圈两端的电压变化即可得到电压——力特性曲线，即可检测出力的大小和方向。

进一步的，所述外壳为空心圆柱结构，所述外壳顶面设置有均布的四个第一过孔，所述外壳中心设置有第二过孔，所述第二过孔半径大于第一过孔半径。外壳主要起到安全防护的作用，第一过孔用于定位固定，第二过孔用于避让弹性体，避免对弹性体的检测造成影响。

进一步的，所述第一凸台为环形凸台结构，所述第一凸台上设置有四个均布的螺钉孔。螺钉孔用于负载的安装固定，均布的设置可以使负载的安装更为稳定。

进一步的，所述检测板为薄壁板式结构，所述检测板上设置有四个均布的第一通孔，所述第一通孔与所述第一过孔位置对应。第一通孔与第一过孔对应，主要用于弹性体的定位固定。

进一步的，所述支柱具体为瓶颈状结构，且为圆弧过渡结构，且所述第一凸台内径大于所述支柱的最大外径。避免检测时应力集中或力传递受阻导致传感器测力无效，有效保证了传感器检测的可靠性和稳定性。