[实用新型]一种应用于工业现场的六维力传感器

说明书

本实用新型涉及一种应用于工业现场的六维力传感器，由顶盖、测量板组成。其中测量板由内柱结构、外环结构、弹性体、应变片、薄板结构组成；顶盖由圆形平板、内凸台和外凸台组成。弹性体结构上粘贴的应变片有测量功能的应变片和另一种检测功能的应变片，采集两种应变片桥路数据做对比，出现较大差异则提示电路故障。薄板结构为变截面结构，整体平滑过渡。所述顶盖的外凸台和测量板外环结构设置缝隙，超载情况下外凸台与外环结构碰撞限位。本实用新型提高了传感器电路故障时的安全性；通过变截面薄板结构使六维力传感器的强度大幅提高，同时设置了限位结构，从而大幅提高了传感器在工业现场使用过程中的抗过载性能和安全性。

技术领域

本实用新型涉及工业机器人及其传感器应用领域，具体是一种应用于工业现场的六维力传感器。

背景技术

随着机器人技术的发展，机器人力控应用需求的日益旺盛。六维力传感器是实现机器人力控的关键传感器。六维力传感器是一种可以同时检测3个方向力分量和3个力矩分量的高精度力传感器。

工业现场环境比较恶劣，工业现场应用的六维力传感器要求具备可靠性高，高过载的要求。目前传感器容易出现问题的环节是瞬间大过载和应变片电桥电路故障引起的安全隐患问题。

一般的六维力传感器抗过载能力较差，一般为额定载荷的3倍左右，很少超过5倍。在工业现场应用时很可能因为操作失误、误碰撞引起瞬时大过载，从而导致传感器损坏。对于电阻应变片式六维力传感器电路环节较多，容易引起电路故障导致输出异常，而六维力传感器作为机器人末端力感知的唯一部件，输出异常会引起机器人误操作，从而引起机器人安全隐患。

实用新型内容

本实用新型针对传统六维力传感器工业现场应用中存在的过载能力低，电路故障容易引起安全隐含的问题，提出了一种应用于工业现场的六维力传感器。

为了达到上述目的，本实用新型包括顶盖、测量板等组成。其中测量板由内柱结构、外环结构、弹性体组成，顶盖由圆形平板、内凸台和外凸台组成，通过螺栓与测量板连接，顶盖上有与工件连接的螺纹孔。

其特征在于：弹性体上粘贴有应变片，弹性体应变片按功能分两种，一种测量功能的应变片粘贴在靠近内柱结构的位置，另一种检测功能的应变片挨着测量功能应变片粘贴在远离内柱结构的位置。

其特征在于：所述弹性体数量为3个或4个，弹性体为实心矩形截面结构。可定义以穿过其中一个弹性体矩形截面中心的法线为X轴，在以各个弹性体矩形截面中心的法线组成的平面内，垂直于X轴且穿过弹性体界面中心法线交点的轴线定义为Y轴，以右手直角坐标系可得到Z轴。三个轴向的力和力矩分别为Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz。

其特征在于：对于单个弹性体上的应变片，测量功能的应变片在弹性体的4个面上每个面贴2个，对于检测功能的应变片4个面上每个面贴1个。测量功能的应变片对应面上的4个应变片组全桥，对于检测功能的应变片对应面上的2个应变片组半桥。

其特征在于：六维力传感器在使用过程中，测量功能应变片组成的电桥采样率大于等于500Hz，检测功能应变片的组成的电桥的采样率小于等于10Hz，采集后两组数据做对比，出现较大差异则提示机器人控制器故障停机。

其特征在于：薄板结构为变截面结构，中部横截面积为根部的1/2-2/3，整体平滑过渡。

其特征在于：顶盖、测量板通过螺纹连接装配完成后，顶盖的外凸台和测量板的外环结构缝隙大小0.08mm-0.15mm之间，使用过程中Mx、My超载情况下，外凸台与测量板的外环结构碰撞，从而保护弹性体不受损坏。