压阻式(压)力传感器-个人笔记

这是个人笔记

最终要求，单个的压阻式压力传感器、阵列之后的压力传感器、三维力传感器

关键词：力传感器，压力传感器，多轴力传感器，应变式传感器，应变式力传感器，电阻应变式传感器，force sensor，三轴力传感器，multi-axis force sensor (多轴力传感器)，腕力传感器，3D printed，(wrist force sensor)腕力传感器，

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在阅读了部分文献后才发现原来自己一直在做的并不是压力传感器而是力传感器，最终的目标其实是多维力传感器

多维力传感器已经有商用版本，一般应用于机械臂等场合感受碰撞等力的作用，典型的结构如下

一种低耦合高精度六维力传感器设计及应用 南航

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思路是寻找市面上或者已发表的应变式压力传感器将它们的应变片和基底材料全部换成实验室3D打印的。

电阻应变式传感器几乎都是通过贴商用电阻应变片实现的，一般会加上惠斯通电桥和 放大电路

不同的电阻应变式三维力传感器设计方案：

方案一：

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究 张海霞

特点：结构解耦，制作简单，但是总共16个应变片，以及如何施加力、力施加在何处是个问题

备注：注意梁中间的空洞，打孔使得应变集中在空洞处！

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方案二：

来源：两种新型应变式多维力传感器的设计与研究 胡珊珊 合工大
特点：这是比较经典的十字梁型的升级版，测得是六维力

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方案三：
利用圆膜片

来源：基于有限元的微型二维力传感器设计及贴装优化 沈荣
特点：测量的是二维力，轴向向下压和横向剪切力，注意是剪切力
备注：剪切力的测量方式还有点不太明白

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方案四：
不同方向弹性体相互独立

来源：正交串联线弹性体式六维力传感器 （专利）
特点：和我以前某个想法如出一辙，利用对三个方向分别敏感的薄片实现对三个方向力的分别测量，这个方案还可以测量三个轴的力矩，竟然是一个6维的测量方案

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方案五：
一个梁，沿着不同的敏感方向挖空

来源：大壁虎运动力学测试系统研制及其力学规律分析
特点：这是个二维力传感器的方案，可以用来实现我的一维和二维方案，之后扩展到三维

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方案六：
“H”型梁的应用

来源：大壁虎运动力学测试系统研制及其力学规律分析
特点：只能测量三个轴方向的力，不能测量力矩，H型梁提供过载保护能力，且应变会集中在H型空洞处

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方案七：
轮辐式拉压力传感器
周围固定，中间是十字梁加一个施加力的面

来源：网图，是比较常见的商用力传感器的结构之一
特点：结构简单，可FDM打印
备注：如果继续简化的化，中间的十字梁是否可以简化成一个悬臂梁？

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方案八
电子称里面的称重传感器

特点： 非常常见的称重传感器，一般用于家用电子秤中，结构简单，还有一个类似的另外结构的称重传感器