【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于力传感器制造，具体涉及用于微装配微操作的末端执行多维力感知夹具及制造工艺。
技术介绍
1、微力觉测量是微操作和微装配实现精准操作的核心技术难点，其技术壁垒涉及微尺寸结构设计与有限元仿真、新材料力学与热力学，新工艺与工艺设备，防护密封与稳定性处理等多学科领域。
2、根据压力元件原理分类，微力觉传感器分为传统力传感器和柔性传感器，传统力传感器多以应变式测量原理为主，技术发展较为成熟。
3、申请号202010946741.4提出了一种基于压阻式柔性压力传感器的末端执行器，压阻式柔性压力传感器作为一门新兴技术，目前工艺上还存在综合性能提高有限、制造工艺复杂，批次性一致性难以保证；同时压阻式柔性压力传感器具有较高的迟滞和能量损耗以及缺乏再现性等缺点。
4、申请号201510727264.1提出了一种基于半导体应变计的三维测力传感器，专利技术中并未涉及贴片工艺。国内外应变式微力觉传感器都是在显微镜下完成手工贴片、焊接操作，国内研发大都依赖国外厂商的人工贴片服务。华兰海外售人工贴片服务，价格昂贵，一台传感器的贴片费用为1000元/片。目前国内研究成果多集中在设计研发上，而多维力传感器实现小型化、国产化急需突破工艺技术壁垒：贴片工艺满足多维力传感器的设计使用要求。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、设计了一种微型末端执行多维力感知夹具集成夹持功能与力检测功能于一体，外形尺寸仅有8x3x3mm，追平世界最小规格。
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4、一种末端执行多维力感知夹具，采用弹性材料制成的弹性体，所述弹性体包括正交的二维薄壁梁一和薄壁梁二以及前端、后端，，所述薄壁梁一和薄壁梁均包括平行的上表面和下表面；在薄壁梁一和薄壁梁二的上表面和下表面分别粘贴应变片，共粘贴四个应变片，其中，薄壁梁一1上粘贴的应变片r1，应变片r2，为一组构成一个半桥，薄壁梁二上应变片r3、r4，为一组构成一个半桥，两组应变片共同作用检测夹持与二维操作力力fx、fy、fz；两个弹性体夹具后端通过圆柱形连接销将两个弹性体固定连接在一起，两个前端通过开关闭合实现夹持功能。
5、进一步地，所述应变片贴片时粘结层厚度控制为5μm左右，粘结层内无气泡、杂质。
6、进一步地，所述应变片室温下测量应变片电阻值，是各桥臂应变片电阻值差值小于0.3ω。
7、进一步地，所述应变区贴片表面质量，粗糙度符合ra1.6～3.2μm。
8、进一步地，所述弹性体采用弹性体材料使用碳合金结构钢40crnimoa制造而成。
9、进一步地，所述弹性体正交的二维薄壁梁一1和薄壁梁二产生微小变形传递给应变片，组成惠斯通电桥的各桥臂应变片阻值发生变化，通过数据采集及a/d转换，对输出电压进行采集及数据处理，最终得到三维力载荷的准确值。
10、所述的夹具的制造工艺，步骤如下：
11、a1：表面清洗，去除贴片区域的油污；
12、a2：应变片粘贴，将应变片粘贴到弹性体的正交面；
13、a3：固化，进一步将粘贴剂稳定；
14、a4：连线组桥，连接各桥臂应变片
15、a5：后固化，进一步固化应变片连接；
16、a6：表面防潮处理；
17、a7：防护密封；
18、a8：稳定性处理。
19、工作原理：两个弹性体夹具后端通过圆柱形连接销5将两个弹性体固定连接在一起，前端一3和前端二4通过开关闭合实现夹持功能；夹具前端在发生夹持动作时，夹具前端产生三维力载荷变化，正交的二维薄壁梁一1和薄壁梁二产生微小变形传递给应变片，组成惠斯通电桥的各桥臂应变片阻值发生变化，通过数据采集及a/d转换，对输出电压进行采集及数据处理，最终得到三维力载荷的准确值
20、(三)有益效果
21、本专利技术一种用于微装配微操作的末端执行多维力感知夹具及其制造工艺，包括末端执行多维力感知夹具的全型设计、生产工艺、质量保证、稳定性与可靠性考核的关键技术与工艺，形成完整的设计、制造和质量保证体系。
22、本专利技术实现了该类产品0-1的技术突破，同时应用场景进一步解锁，可应用于精密制造、医疗领域、手术机器人、人形机器人等高精尖制造领域，有着广阔的市场前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种末端执行多维力感知夹具，其特征在于，采用弹性材料制成的弹性体，所述弹性体包括正交的二维薄壁梁一(1)和薄壁梁二(2)、以及前端、后端，所述薄壁梁一(1)和薄壁梁(2)均包括平行的上表面和下表面；在薄壁梁一(1)和薄壁梁二(2)的上表面和下表面分别粘贴应变片，共粘贴四个应变片，其中，薄壁梁一1上粘贴的应变片R1，应变片R2，为一组构成一个半桥，薄壁梁二(2)上应变片R3、R4，为一组构成一个半桥，两组应变片共同作用检测夹持与二维操作力力Fx、Fy、Fz；两个弹性体夹具后端通过圆柱形连接销(5)将两个弹性体后端固定连接在一起，两个前端通过开关闭合实现夹持功能。
2.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述应变片贴片时粘结层厚度控制为5μm左右，粘结层内无气泡、杂质。
3.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述应变片室温下测量应变片电阻值，是各桥臂应变片电阻值差值小于0.3Ω。
4.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述应变区贴片表面质量，粗糙度符合Ra1.6～3.2μm。
5.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述弹性体采
6.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述弹性体正交的二维薄壁梁一1和薄壁梁二产生微小变形传递给应变片，组成惠斯通电桥的各桥臂应变片阻值发生变化，通过数据采集及A/D转换，对输出电压进行采集及数据处理，最终得到三维力载荷的准确值。
7.如权利要求1所述的夹具的制造工艺，其特征在于，步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种末端执行多维力感知夹具，其特征在于，采用弹性材料制成的弹性体，所述弹性体包括正交的二维薄壁梁一(1)和薄壁梁二(2)、以及前端、后端，所述薄壁梁一(1)和薄壁梁(2)均包括平行的上表面和下表面；在薄壁梁一(1)和薄壁梁二(2)的上表面和下表面分别粘贴应变片，共粘贴四个应变片，其中，薄壁梁一1上粘贴的应变片r1，应变片r2，为一组构成一个半桥，薄壁梁二(2)上应变片r3、r4，为一组构成一个半桥，两组应变片共同作用检测夹持与二维操作力力fx、fy、fz；两个弹性体夹具后端通过圆柱形连接销(5)将两个弹性体后端固定连接在一起，两个前端通过开关闭合实现夹持功能。
2.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述应变片贴片时粘结层厚度控制为5μm左右，粘结层内无气泡、杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：李梦雪，刘俊琴，吴学斌，李文璋，吕博瀚，杨明，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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