六分量力傳感器又稱為六維力傳感器或六分量傳感器,它可以同時檢測 xyz 軸三個方向上的力值變化,以及三個軸上扭矩的大小。其測量原理基于應變片的電橋平衡,通過測量應變片的電阻變化來計算出力和扭矩的大小。
六分量力傳感器通常采用對稱結構,在結構上粘貼應變片,并通過組橋的方式進行解耦。x、y 方向采用平行梁式結構,抗側面力好,對所在方向的力值敏感,對其他方向的力不敏感,很大地改善了不同層面間的力值串擾問題;z 軸采用上下平行梁結構,即四條腹梁上下平行,通過相互交叉的線切割槽進行分離加工。
在 x 方向上,兩組與 x 徑向垂直的雙孔梁作為受力梁,可在該梁上獲得 x 方向上的應變值,y 方向同理。z 向力值的檢測可以采用以下兩種方式:一是在橫梁 3 上下邊兩側貼片檢測 z 軸上的力值;二是在側邊中間位置貼裁切片。
mx 方向的扭矩的受力應變計是在 y 方向上的多孔結構梁 1 上,左右兩側的應變計構成電橋電路;my 方向的扭矩的受力應變計是在 x 方向上的多孔結構梁 1 上,同樣由左右兩側的應變計構成電橋電路;mz 方向的扭矩則是在橫梁 3 側邊兩側貼片,取較大應變值。
為了實現高精度測量,六分量力傳感器需要進行溫度補償以消除環境溫度的影響,通常采用熱敏電阻等元件檢測溫度變化,并通過電子線路進行補償;還需要進行線性補償來減小傳感器輸出信號與實際力或扭矩之間的非線性誤差,一般采用軟件補償的方法進行線性化處理。
六分量力傳感器廣泛應用于遙控機器人、機器人手術、機械手臂研究、手指力研究、精密裝配、自動磨削、輪廓跟蹤、雙手協調、零力示教等作業中,在航空、航天及機械加工、汽車等行業中也有重要應用。