一种应用于多场景的微夹持力检测机构及其检测方法

    专利2025-08-06  13


    本发明涉及微操作,具体涉及一种应用于多场景的微夹持力检测机构及其检测方法。


    背景技术:

    1、目前,微夹持领域存在多种夹持力检测机构,其中以通过微加工技术加工集成式微夹持器的执行器,将检测机构与执行器集成,典型的应用是通过电容式传感器、压阻式传感器对微夹持力进行检测,此机构设计可以对极小的夹持力信息进行检测,但受制于微加工工件材料比较脆弱,其存在检测范围较小的限制。同时微加工技术的加工难度和较高的成本也是其缺点之一。而对于其与宏观检测机构例如压电式传感器、压磁式传感器等面向微操作时难以用于小型化。

    2、目前,微夹持力检测机构应满足比较大的夹持力检测范围、比较高的环境适应性和检测精度。这就要求设计一种可以在不同操作器上应用的、夹持力检测范围可调的、具有比较高信噪比的微夹持力检测机构。


    技术实现思路

    1、本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种应用于多场景的微夹持力检测机构及其检测方法。

    2、本发明提供了一种应用于多场景的微夹持力检测机构,用于将末端执行器固定至驱动器上,并对末端执行器上的微夹持力进行检测,驱动器包括若干钳臂,具有这样的特征,包括:

    3、微夹持力发生单元,用于配合驱动器使得末端执行器上产生微夹持力;

    4、信号采集转换单元,设于所述微夹持力发生单元上,用于采集微夹持力的数据并将其转换为数字信号,数字信号供传输至连接的控制系统内进行处理,得到末端执行器上的微夹持力的数值,其中,

    5、微夹持力发生单元包括依次连接的柔性铰链、远端装配件以及近端装配件,柔性铰链的第一端用于可拆卸连接末端执行器,柔性铰链的第二端与远端装配件的第一端固定连接,远端装配件的第二端与近端装配件的第一端连接,近端装配件的第二端用于可拆卸连接钳臂,

    6、信号采集转换单元包括电阻应变片传感器以及与电阻应变片传感器电连接的信号采集电路板,电阻应变片传感器贴设于柔性铰链上,信号采集电路板用于采集电阻应变片传感器的电阻变化,并转化为模拟信号,放大后再转化为数字信号,输入至控制系统内进行处理,得到末端执行器上的微夹持力的数值。

    7、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,信号采集电路板包括依次连接的惠斯顿电桥电路、第一级ad620运算放大电路、第二级ad623运算放大电路、模数转换电路和rs232串口电路,电阻应变片传感器作为惠斯顿电桥电路的四分之一桥臂,rs232串口电路通讯连接控制系统。

    8、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,第一级ad620运算放大电路根据ad620运算放大芯片的工作环境搭建工作电路,包括信号调零电路以及滤波电路。

    9、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,第一级ad620运算放大电路中rg电阻采用用于调节电路放大倍数的1k电位器。

    10、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,第二级ad623运算放大电路根据ad623运算放大芯片的工作环境搭建工作电路,包括信号调零电路以及滤波电路。

    11、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,柔性铰链的第一端上设有第一卡扣,第一卡扣具有沿末端执行器的延伸方向的卡槽,第一卡扣的卡槽根据末端执行器的类型适应性扩张。

    12、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,远端装配件的第二端与近端装配件的第一端具有互相匹配的搭接部,搭接部开设螺纹孔以及限位键槽,螺纹孔内拧合螺纹螺母,用于将远端装配件与近端装配件固定连接,限位键槽用于约束螺纹螺母的螺帽继续转动。

    13、在本发明提供的应用于多场景的微夹持力检测机构中,还可以具有这样的特征:其中,柔性铰链在电阻应变片传感器的贴设位置对应开设通孔。

    14、本发明还提供了一种应用于多场景的微夹持力检测方法,具有这样的特征,包括:

    15、提供若干应用于多场景的微夹持力检测机构;

    16、提供若干末端执行器,将末端执行器一一对应可拆卸连接于微夹持力检测机构的柔性铰链上,将近端装配件一一对应可拆卸连接于驱动器的钳臂;

    17、启动驱动器,带动若干末端执行器闭合夹取目标,期间,末端执行器的夹持反力弯曲柔性铰链,同时弯曲柔性铰链上贴设的电阻应变片传感器使其电阻变化;

    18、信号采集电路板采集电阻应变片传感器的电阻变化并转化为模拟信号,放大后再转化为数字信号,输入至控制系统内进行处理,得到末端执行器上的微夹持力的数值。

    19、发明的作用与效果

    20、根据本发明所涉及的应用于多场景的微夹持力检测机构及其检测方法,微夹持力检测机构包括微夹持力发生单元,以及与微夹持力发生单元电连接的信号采集转换单元,一方面,因为微夹持力发生单元包括依次连接的柔性铰链、远端装配件以及近端装配件,通过柔性铰链与末端执行器可拆卸连接,近端装配件与驱动器的钳臂可拆卸连接,所以能够满足检测机构在不同操作器上的应用需求,另一发面,因为号采集转换单元包括电阻应变片传感器以及与所述电阻应变片传感器电连接的信号采集电路板,通过电阻应变片传感器贴设于柔性铰链上,在夹持时柔性铰链弯曲使电阻应变片传感器产生电阻变化,信号采集电路板采集该电阻变化并转化为模拟信号,放大后再转化为数字信号,输入至控制系统内进行处理,所以能够实现夹持力检测范围可调、具有较高信噪比。



    技术特征:

    1.一种应用于多场景的微夹持力检测机构,用于将末端执行器固定至驱动器上,并对所述末端执行器上的微夹持力进行检测,所述驱动器包括若干钳臂,其特征在于,微夹持力检测机构包括:

    2.根据权利要求1所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    3.根据权利要求2所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    4.根据权利要求3所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    5.根据权利要求4所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    6.根据权利要求1所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    7.根据权利要求6所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    8.根据权利要求7所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    9.根据权利要求8所述的应用于多场景的微夹持力检测机构,其特征在于:

    10.一种应用于多场景的微夹持力检测方法,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明提供了一种应用于多场景的微夹持力检测机构以及检测方法,检测机构包括:微夹持力发生单元以及设于其上的信号采集转换单元,其中,微夹持力发生单元包括依次连接的柔性铰链、远端装配件以及近端装配件,柔性铰链的第一端用于可拆卸连接末端执行器,第二端与远端装配件的第一端固定连接,远端装配件的第二端与近端装配件的第一端连接,近端装配件的第二端用于可拆卸连接钳臂,信号采集转换单元包括电阻应变片传感器以及与其电连接的信号采集电路板,用于采集电阻应变片传感器的电阻变化,并转化为模拟信号,放大后再转化为数字信号,输入至控制系统内得到微夹持力数值,本发明适用范围广,夹持力检测范围可调且具有较高信噪比。

    技术研发人员:佀国宁,赵志鑫
    受保护的技术使用者:上海理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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