[发明专利]一种基于陶瓷厚膜技术的六维力传感器

摘要

本发明公开了一种用于同时获取全力信息的小量程、小尺寸六维力传感器，主要应用于机器人学相关研究和需要进行全力信息获取的场合。该传感器利用厚膜技术，以陶瓷材料的十字梁连接双E型膜片组成传感器的弹性体结构，在陶瓷基体上烧结厚膜力敏电阻，通过特殊的组桥方式和解耦实现对三维力和三维力矩的同时测量。本发明还可拓展至用其它弹性材料的应变式六维力传感器或装置的设计与实现。

主权项

1.一种基于陶瓷厚膜技术的六维力传感器，包括底座(1)下E型圆膜片(2)、十字梁(3)、上E型圆膜片(4)、加载连结板(5)、上金属圆片(6)、下金属圆片(7)，其特征在于：六维力传感器是十字梁连接的双E型圆膜结构，其中十字梁(3)对接在上金属圆片(6)和下金属圆片(7)的十字槽中并固定于其中间，上金属圆片(6)的上面与上E型圆膜片(4)连接，在上E型圆膜片(4)的上面安装有加载联结板(5)，通过加载连结板(5)与外加载荷连接在一起；下金属圆片(7)的下面与下E型圆膜片(2)连接，在下E型圆膜片(2)的下面连接传感器底座(1)；所述的下E型圆膜片(2)、十字梁(3)、上E型圆膜片(4)的材料为97％的AL2O3烧结体陶瓷；在上下E型圆膜片(4)、(2)和十字梁(3)上面的预定位置，用丝网印刷技术将力敏电阻浆料和导电浆料固定烧结成24个厚膜力敏电阻，构成6组分别获取六维力信息的桥路，即厚膜力敏电阻的位置分布为6组，每组4个电阻，分别固定在上下E型圆膜片(4)、(2)和十字梁(3)的构造上：上E型圆膜片(4)敏感面上电阻R1y、R2y、R3y、R4y用来实现对力矩Mx的测量；上E型圆膜片(4)敏感面上电阻R1x、R2x、R3x、R4x用来实现对力矩My的测量；十字梁(3)敏感面上电阻R1、R2、R3、R4用来实现对力矩Mz的测量；下E型圆膜片(2)敏感面上电阻R1x、R2x、R3x、R4x用来实现对力Fx的测量；下E型圆膜片(2)敏感面上电阻R1y、R2y、R3y、R4y用来实现对力Fy的测量；下E型圆膜片(2)敏感面上电阻R1z、R2z、R3z、R4z用来实现对力Fz的测量；为了实现小量程和高灵敏度的测量，E型圆膜片和十字梁的厚度都采用0.2～0.4mm。