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一种三维力传感器切向力加载标定装置

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2022-11-17 09:03:26

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 赵燕琦 | 2022-11-17 09:03:26
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

本成果公开了一种三维力传感器切向力加载标定装置，利用传感器压板将三维力传感器沿法向压在力加载杆上，通过两个直线轴承与轴向定位板限制力加载杆只能沿竖直方向移动；通过在力加载杆上方不同重量的砝码实现不同大小切向力的加载，通过调整传感器与竖直方向的夹角，实现不同方向切向力的加载，从而实现三维力传感器的切向力加载与标定，本成果采用简单的砝码，不需要精确地位移控制与力的测量即可实现切向力的加载与标定，使用简单方便，测试成本低。

本成果的三维力传感器切向力加载及标定装置，以施加砝码的重量作为切向力的控制量，以控制传感器安装角度实现切向力方向的控制，可以很方便地实现不同角度与大小的切向力的加载与标定作业，不需要大型的设备以及精确地运动控制，不需要标准传感器对施加力的大小及方向进行测量，使用方便，成本低廉。三维力传感器的安装角度可以与重力方向呈任意角度θ，从而实现任意角度切向力的施加。

基于该技术研制的具有高精度、高分辨率、高响应速度的柔性三维力传感器，可安装在机器人灵巧手表面实现空间三维力感知，进而使机器人灵巧手在进行拾取力控制、物体移动等动作之前有选择性地对不同材质物体施加不同的力，达到精确的触觉反馈控制功能，避免因施加力过大对物体带来损伤或破坏，实现其在智能制造领域和医疗康复领域的应用，促进我国智能机器人的研究和发展。

西安交通大学蒋庄德院士团队，依托“机械制造系统工程国家重点实验室”、“高端制造装备协同创新中心”等科研平台，长期致力于MEMS传感器和微纳制造技术机理及关键技术研究，面向机器人触觉系统、生物医学研究、医疗器械、微纳制造等领域中的力学量测量需求，已完成了MEMS谐振压力传感器、MEMS微力传感器和柔性三维力传感器等多种类型高性能力学量传感器的创新研制与应用研究，已建成从传感器制备到表征测试的工艺平台，拥有电子束直写光刻机、多功能磁控溅射仪、原子力显微镜等价值超1 亿元的大型设备。先后承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个相关项目，相关成果荣获陕西省科学技术奖一等奖、国家技术发明奖二等奖等。

基于该技术可研制柔性三维力传感器，从而通过传感器实现对所接触物体的精确识别，使机器人准确地获取自身工作状况以及所处环境的具体信息，并且根据采集的信息精准地执行特定任务。对于促进我国工业制造业从人力密集型向自动化生产转型，提高生产效率，加快制造强国建设，改善人民生活水平具有重要意义

本成果计划与产业实现技术合作，对产业提供技术服务，目标是希望可以实现装置的进一步推广与产业应用，推动三维力传感器的创新技术研究，实现其在智能制造领域和医疗康复领域的应用，促进我国智能机器人的研究和发展，产生良好的经济效益。