用于微创外科手术机器人的三维力传感器

摘要

一种用于微创外科手术机器人的三维力传感器。该传感器是由八片应变片构成的传感器阵列，该传感器阵列安装布置在靠近机械手末端的空心金属圆杆外周，并分成圆杆径向力测量和圆杆轴向力测量两个区域；在位于径向力测量区域加工出四个成正交布置的用于安装应变片的矩形平面，四个应变片对面组成两个半桥，每个半桥输出三根信号线，信号线从引线孔进入空心金属圆杆内，并由机械手的连接端引出；在位于轴向力测量区域的相对位置安装有两对应变片，四个应变片对称布局组成一个泊松桥，泊松桥输出四根信号线，信号线从引线孔进入圆杆内，由机械手的连接端引出。应变片外周覆盖用于电磁屏蔽的金属箔。本发明结构简单，灵敏度高，易于加工且成本较低。

主权项

一种用于微创外科手术机器人的三维力传感器，其特征在于所述的三维力传感器是由八片应变片构成的传感器阵列，该传感器阵列安装布置在靠近机械手末端的空心金属圆杆外周，并分成圆杆径向力测量和圆杆轴向力测量两个区域；径向力测量为X和Y两个方向的力Fx和Fy的测量，在位于径向力测量区域的空心金属圆杆外周切削加工出四个两两相对且成正交布置的用于安装应变片的矩形平面，在四个矩形平面的靠近机械手连接端一侧的空心金属圆杆上均加工出一个与空心金属圆杆内部贯通的引线孔，四个矩形平面上安装的应变片对面组成两个半桥，每个半桥输出三根信号线，三根信号线成一束由热缩管热缩包裹后从引线孔进入空心金属圆杆内，并由机械手的连接端引出；轴向力测量为Z方向的力Fz的测量，在位于轴向力测量区域的空心金属圆杆外周的相对位置安装有两对应变片，四个应变片对称布局组成一个全桥，其中一对应变片沿与空心金属圆杆轴向垂直粘贴，另一对应变片沿与空心金属圆杆中心轴向成5度夹角粘贴，在应变片的靠近机械手连接端一侧的空心金属圆杆上各开有一个与空心金属圆杆内部贯通的引线孔，所述全桥输出四根信号线，每二根信号线成一束由热缩管热缩包裹后从引线孔进入空心金属圆杆内，由机械手的连接端引出。