一种基于柔顺机构的3维微力传感器的敏感元件

摘要

本发明公开了一种用于微力测量的传感器敏感元件，包括具有对称结构的柔顺UPU支链和球形结构组成，支链采用2对对称的第一正圆形柔性铰链和第二正圆形柔性铰链实现U副，2对对称的悬臂梁并联实现移动副，1对切口方向相反的柔性铰链实现输入端的U运动副。传感器的敏感元件包括3个用于将作用力转变为应变的柔性支链结构，3条支链垂直放置，以测量3个垂直方向的力，球形结构感受需测量的外力，球形结构放置于各支链形成的中心。采用空间3-UPU柔顺并联机构作为敏感元件的结构类型，具有3维解耦力传感、灵敏度高和频宽范围大等特点。所设计的微力传感器的敏感元件可用于精密加工与精密测量、纳米科学与技术等领域。

主权项

一种基于柔顺机构的3维微力传感器的敏感元件，其特征在于，包括具有对称结构的支链和金属球组成，所述支链采用2对对称的第一正圆形柔性铰链和第二正圆形柔性铰链实现U运动副，其中第一柔性铰链和第二柔性铰链对称分布于两侧可允许垂直于该柔性铰链切口方向的转动，另1对柔性铰链第三柔性铰链和第四柔性铰链对称分布于两侧可允许垂直于该柔性铰链切口方向的转动，2对对称的悬臂梁并联实现移动副，2对并联式悬臂梁增加敏感元件的强度，悬臂梁所受的应变最大，将作用力转变为应变输出；所述金属球放置于各支链形成的中心。