全文摘要
一种加速度传感器，包括上平台与下平台，在上平台与下平台之间设置有弹性体，在上平台上设置有球形质量块，所述弹性体为竖梁式结构，包括弹性连接杆，所述弹性连接杆包括上连杆、下连杆以及连接上连杆和下连杆的弹性部件，上连杆的上端连接在上平台上，下连杆的下端连接在下平台上，所述弹性部件为V型件，V型件的上端与上连杆连接，下端与下连杆连接，在应力集中点粘贴应变片。在使用时，将球形质量块设置在上平台上，施加加速度时，利用应力集中法将应力集中在弹性部件上，在弹性极限范围内，增加弹性部件的峰值应力，并在应力集中处张贴电阻应变片，大幅改善测量电路和输入信号源，提高传感器的测量精度。在超出量测时，传感器可有效保护应力集中位置。
主设计要求
1.一种加速度传感器，包括上平台与下平台，其特征在于：在上平台与下平台之间设置有弹性体，所述弹性体为竖梁式结构，包括弹性连接杆，所述弹性连接杆包括上连杆、下连杆以及连接上连杆和下连杆的弹性部件，上连杆的上端连接在上平台上，下连杆的下端连接在下平台上，所述弹性部件为V型件，V型件的上端与上连杆连接，下端与下连杆连接，在应力集中点粘贴应变片，应变片与控制系统连接。
设计方案
1.一种加速度传感器，包括上平台与下平台，其特征在于：在上平台与下平台之间设置有弹性体，所述弹性体为竖梁式结构，包括弹性连接杆，所述弹性连接杆包括上连杆、下连杆以及连接上连杆和下连杆的弹性部件，上连杆的上端连接在上平台上，下连杆的下端连接在下平台上，所述弹性部件为V型件，V型件的上端与上连杆连接，下端与下连杆连接，在应力集中点粘贴应变片，应变片与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：还包括V型件保护杆，V型件保护杆包括设置在V型件上部的上保护杆和设置在V型件下部的下保护杆，上保护杆与下保护杆卡接，上连杆、上保护杆、下保护杆和下连杆设置在同一竖直直线上。
3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：上连杆的下端、V型件的上端和上保护杆固定连接；下连杆的上端、V型件的下端和下保护杆的下端固定连接。
4.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于：V型件的上端插入上连杆的下端和上保护杆的上端之间，且通过螺栓连接；V型件的下端插入下连杆的上端和下保护杆的下端之间，且通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹性体至少为四个，平均设置在上平台与下平台之间。
6.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹性体为六个，平均设置在上平台与下平台之间。
7.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：所述上保护杆与下保护杆之间有安全间隙。
8.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：所述下保护杆上部设置为L型，在下保护杆上端设置有卡槽，上保护杆下端设置有能卡进卡槽内的突起，且V型件和下保护杆上部的L型部分分别设置在上连杆、上保护杆、下保护杆和下连杆所在同一竖直直线的两侧。
9.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：所述V型件由V型杆和连接于V型杆上端的上L型杆和连接于V型杆下端的下L型杆复合为一体，上连杆、上L型杆和上保护杆通过螺栓或铆钉连接，下保护杆、上L型杆和下连杆通过螺栓或铆钉连接，所述V型杆的拐角外侧设置有弧形槽。
10.根据权利要求9所述的加速度传感器，其特征在于： V型杆的折角的内侧面和外侧面均粘贴有薄膜式应变片。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于传感器技术技术，具体地说涉及一种类人机器人腕用多维惯性加速度传感器。
背景技术
类人机架人腕用多维传感器是一种小量程、小尺寸、高灵敏度的传感器。其在类人机器 人手腕上的作用：手与所握的物体的加速度产生的惯性力会对机器人手腕的运动产生影响，需要加速度传感器对加速度进行测量，并通过反馈装置提供给控制 系统 ，通过控制 系统 抵消对机器在人手腕产生影响的惯性力。
目前国内外研究的传感器可以大体分为并联式传感器与非并联式传感器。并联式力传感器的测量方式，当待测平台受到一个力时，待测平台与固定平台之间的弹性连接杆发生形迹，此时杆上的应变片随连接杆发生形变，测量电路和输出电信号，再根据传感器的转换由电信号反推出待测力的大小。并联式加速度传感器的测量方式，将待测平台换成质量块，在加速度传感器所安装的平台受到一个加速度时，质量块会出现一个惯性力，而加速度传感器的实质是测量质量块上的惯性力。最后再根据惯性矩阵推导出待测平台的加速度。
根据类人机器人腕用加速度传感器的实际使用情况，其量程在±1g，为小量程，高敏感度的传感器，因此 弹性元件在受到标定加速度时的应变应到过10e-3的数量级。加速度传感器安装 在机器 人手腕上，其体积应该在保证精度 的基础上控制在尽可能小的范围内。
目前不论是并联式传感器还是非并联式传感器，其传感器弹性体中均存在铰链连接、移动副设计，这样的连接结构较脆弱易破坏，在使用过程中被加载过高加速度时传感器结构的弹性连接杆应力集中位置容易被破坏。同时应力不集中。
发明内容
本实用新型提供一种加速度传感器，能够使应力集中在弹性体行测位置，并在应力集中部位安装应变片，能很好地改善测量电路的输入信号源，提高传感器的测量精度。能有效保护应力集中位置不被破坏。本实用新型可以使应力集中在V型杆的折角位置，并使杆上同时出现正负两种应变。在保护杆的作用下，可以使传感器在某些可能会超出量程的的环境下正常使用。
本实用新型的目的是以下述方式实现的：
一种加速度传感器，包括上平台与下平台之间，在上平台与下平台之间设置有弹性体，在上平台上设置有球形质量块，所述弹性体为竖梁式结构，包括弹性连接杆，所述弹性连接杆包括上连杆、下连杆以及连接上连杆和下连杆的弹性部件，上连杆的上端连接在上平台上，下连杆的下端连接在下平台上，所述弹性部件为V型件，V型件的上端与上连杆连接，下端与下连杆连接，在应力集中点粘贴应变片。
进一步的，所述弹性部件还包括V型件保护杆，V型件保护杆包括设置在V型件上部的上保护杆和设置在V型件下部的下保护杆，上保护杆与下保护杆卡接，上连杆、上保护杆、下保护杆和下连杆设置在同一竖直直线上。
进一步的，上连杆的下端、V型件的上端和上保护杆固定连接；下连杆的上端、V型件的下端和下保护杆的下端固定连接。
进一步的，V型件的上端插入上连杆的下端和上保护杆的上端之间，且通过螺栓连接；V型件的下端插入下连杆的上端和下保护杆的下端之间，且通过螺栓连接。
进一步的，所述弹性体至少为四个，平均设置在上平台与下平台之间。
进一步的，所述弹性体为六个，平均设置在上平台与下平台之间。
进一步的，所述上保护杆与下保护杆之间有安全间隙。
进一步的，所述下保护杆上部设置为L型，在下保护杆上端设置有卡槽，上保护杆下端设置有能卡进卡槽内的突起，且V型件和下保护杆上部的L型部分分别设置在上连杆、上保护杆、下保护杆和下连杆所在同一竖直直线的两侧。
进一步的，V型件的上端部与上保护杆对应的侧面和V型件的上端部与上连杆对应的侧面、V型件各个折角的内侧面和外侧面均粘贴有薄膜式应变片，在下保护杆上部的L型部分与上保护杆对应的竖直面和水平面上均粘贴薄膜式应变片或者在与下杆L型部分对应的上保护杆的竖直面向水平面上均粘贴薄膜式应变片。
优选的，所述V型件由V型杆和连接于V型杆上端的上L型杆和连接于V型杆下端的下L型杆复合为一体，上连杆、上L型杆和上保护杆通过螺栓或铆钉连接，下保护杆、上L型杆和下连杆通过螺栓或铆钉连接，所述V型杆的拐角外侧设置有弧形槽。
相对于现有技术，本实用新型有以下技术效果：本实用新型加速度传感器的弹性体没有铰链连接，也没有移动副设计，弹性体为竖梁式结构。利用应力集中法将应力集中在弹性部件上，在弹性极限范围内，增加弹性部件的峰值应力，并在应力集中处张贴电阻应变片，大幅改善测量电路 和输入信号源，提高传感器的测量精度。在超出量测时，传感器可有效保护应力集中位置。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型弹性体结构示意图。
图3是图2的右视图。
具体实施方式
如图1-图3所示， 一种加速度传感器，包括上平台1和下平台2，在上平台上设置有球形质量块3，在上平台与下平台之间设置有弹性体，所述弹性体为竖梁式结构，包括弹性连接杆，所述弹性连接杆包括上连杆16、下连杆11以及连接上连杆和下连杆的弹性部件，上连杆的上端连接在上平台上，下连杆的下端连接在下平台上。所述弹性部件包括上保护杆17、V型件15和下保护杆18，上保护杆和下保护杆为V型件的保护杆，保护杆能够防止在使用过程中，被加载高加速度时传感器结构中弹性体的上连杆和下连杆与V型件应力集中位置被破坏，V型件的上端插入上连杆的下端和上保护杆的上端之间，且通过螺栓12连接；上保护杆17与下保护杆18卡接，V型件的下端插入下连杆的上端和下保护杆的下端之间，且通过螺栓12连接，上连杆、上保护杆、下保护杆和下连杆设置在同一竖直直线上，在应力集中点粘贴应变片，应变片与控制系统连接。
本实用新型的上连杆16的上端通过螺杆4固定在上平台上，下连杆11的下端通过螺杆固定在下平台上。
本实用新型弹性体的上连杆的下端、V型件的上端和上保护杆之间通过螺栓固定连接，下连杆的上端、V型件的下端和下保护杆的下端通过螺栓固定连接。还可以通过铆钉连接，铆钉连接也能够达到本实用新型的技术效果。
具体地，本实用新型的V型件由V型杆和连接于V型杆上端的上L型杆6和连接于V型杆下端的下L型杆8复合为一体，上连杆、上L型杆和上保护杆通过螺栓或铆钉连接，下保护杆、上L型杆和下连杆通过螺栓或铆钉连接，所述V型杆的拐角外侧设置有弧形槽7。
本实用新型的弹性体至少为四个，平均设置在上平台与下平台之间，且弹性体的V型件的拐角指向上平台及下平台的中心连线。如果设置四个，适合四维加速度传感器。弹性体设置六个，适合六维加速度传感器。本实施例以六个为例，即以六维加速度传感器为例进行设计的。
本实用新型上保护杆与下保护杆在竖直方向上和水平方向上均设有有安全间隙，上保护杆与下保护杆之间的安全间隙根据V型杆的尺寸具体计算。这一安全间隙的设置能够起到以下作用，当施加在传感器上的加速度超过量程时，保护杆上下位置或者环绕位置会接触，承受多余的应力。
安全间隙即上保护杆与下保护杆之间的距离，这一安全间隙的计算是根据V型件弯曲时的截面转角来计算保护杆间所需要的距离。
具体如下：以拐角为中心将V型件分成两部分，分别计算其截面转角，根据转角方程设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920078247.3
申请日:2019-01-17
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209400564U
授权时间:20190917
主分类号:G01P 15/12
专利分类号:G01P15/12;G01P15/18
范畴分类:31D;
申请人:北京林业大学
第一申请人:北京林业大学
申请人地址:100089 北京市海淀区清华东路35号
发明人:唐闻远
第一发明人:唐闻远
当前权利人:北京林业大学
代理人:王晓丽
代理机构:41109
代理机构编号:郑州中原专利事务所有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：加速度传感器论文; 应变片论文; 传感器技术论文; 应力集中论文; 连杆机构论文; 加速度论文; 应力状态论文; 螺栓论文;