[发明专利]微装配用微力传感器及压电陶瓷驱动微夹持器

说明书

本发明提供一种微装配用微力传感器及压电陶瓷驱动微夹持器，该微夹持器包括具有小端与大端的外壳、与大端端面相连接的后盖、固定连接在大端内部的柔性腕及与柔性腕中部安装孔相连接的夹持机构，小端端面上开设有通孔，微力传感器安装在柔性腕上；夹持机构包括承重块、压电陶瓷片及接触头，承重块可拆卸地穿插连接在安装孔内，压电陶瓷片上下对称设有两片、分别与承重块相连接，每片压电陶瓷片前端与接触头相连接、末端连接有多根银丝，银丝通电后可致使压电陶瓷片弯曲从而带动接触头夹持微零件以进行装配。本发明通过承重块和压电陶瓷片，消除了在微零件装配时微零件自身重力对微力检测精度的影响，实现了微牛级别微小受力的偏转检测。

技术领域

本发明涉及微装配操作技术领域，具体涉及一种用于微装配的微力传感器及压电陶瓷驱动微夹持器。

背景技术

近几十年来，工业装配领域对微操作的需求增加了，这是由于技术进步到微尺度组件装配的本质。微操作是对1～100μm大小的微物体进行定位的研究。由于微观额外的吸引力、观测难度、高精度要求，这些微尺寸零件在不使用微操作器工具的情况下进行操作是一个极大的挑战。

为了提高效率和产品的质量，各国正研究使用自动化机器人来支持微操作设备。微夹持器作为微操作的关键，通常被设计来保证尺寸的紧凑性、准确性和可控性，由于这些特性，微夹持器被广泛应用，特别是在制造、电子和生物医学领域。

复杂微器件在国防工业、国民经济中得到了越来越广泛的应用，其在促进武器装备小型化、智能化进程及提升民用高科技产品性能方面发挥着重要的作用，并且复杂微器件装配技术对于降低制造成本、实现复杂三维微细结构等方面有着重要意义。

在目前的国内外研究当中，微装配系统通常要采用显微视觉和视觉伺服技术，系统设计相对复杂，对视觉传感器(摄像头)的精度要求较高，为了保证系统能自动操作，还需要相应操作环境的识别与定位技术和操作空间的自动转换与标定技术，以及采用系统辨识获取系统标定所需的转换矩阵(即雅可比矩阵)参数等。现有微装配系统无法达到多源信息的综合利用，比如视觉导航和力检测反馈相结合的技术。

现有微装配系统的夹持器对微零件进行夹持装配时，微力检测的精度容易受到微零件自身重力的影响，使得微装配成功率和效率较低，而且由于微零件自身重力的影响，夹持器无法完成对大尺寸零件的夹持，适用性差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微装配用微力传感器及压电陶瓷驱动微夹持器，将二维力检测应用于微装配过程，解决了在微零件装配时微零件自身重力对微力检测精度影响的问题，将微装配过程中微力检测的分辨率提高到微牛(μN)级别，扩大了夹持器的适用范围，极大地增加了微装配过程中系列化夹持器的应用。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

微装配用微力传感器，包括：

固定端；及

三根平行排布的第一、二、三悬臂梁，其依次设于所述固定端一侧；

其中，三根悬臂梁的长度相等、厚度一致、宽度逐渐增加；每根悬臂梁作为力的测量段使用、其上安装有由力敏电阻组成的测量电路，所述力敏电阻感测悬臂梁自由端的弯曲形变并通过所述测量电路将微力信号转换为电信号。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一悬臂梁和第二悬臂梁的自由端均设有凸台，且所述第一悬臂梁自由端的凸台比所述第二悬臂梁自由端的凸台高。

在本申请公开的一个实施例中，所述测量电路为惠斯通电桥测量电路，包括第一悬臂梁上的第一惠斯通电桥、第二悬臂梁上的第二惠斯通电桥及第三悬臂梁上的第三惠斯通电桥。