效果是:
[0026]本申请所提供的光纤光栅六维力传感器的主体结构，与现有的通过零部件的复杂装配实现无维间耦合的六维力传感器相比，本发明的主体结构对称性好，易于加工制造。
[0027]本申请所提供的光纤光栅六维力传感器，其光纤光栅元件的数量仅为12个，与电阻应变计组桥测量原理的传感器一般需要24个应变片相比，敏感元件的数量减少了一倍。同时，光波长信息作为传感器的输出信号，具备了抗电磁干扰、无零漂等优势。
[0028]本申请提供的测量方法使用12个光纤光栅构成的六组光纤光栅的波长差值输出信息，实现了六维力和力矩测量信息的自动除耦输出，以及实现了温度自补偿。因此本发明减小了维间耦合，实现了自解耦测量三维力和三维力矩。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的传感器整体结构示意图；
[0030]图2为本发明的传感器底视整体组成示意图；
[0031]图3为本发明的传感器装配后的示意图；
[0032]图4为本发明的传感器俯视图；
[0033]图5为本发明的传感器正视图；
[0034]图6为本发明的传感器正视剖视图；
[0035]图7为传感器的下弹性筒布置的光纤光栅正视示意图；
[0036]图8为传感器的下弹性筒布置的光纤光栅后视示意图；
[0037]图9为传感器的上弹性盘布置的光纤光栅俯视示意图；
[0038]图10为传感器光纤光栅布置的正视剖视示意图
[0039]在图中有:上弹性盘1、下弹性筒2、底座3、封堵盖4、外圆环体11、外矩形梁12、传力块13、内矩形梁14、内圆环筒15、腔体16、中心通孔17、切孔21、支撑台22、中间薄壁23、内圆孔24、小轴心孔31、大轴心孔32、中心孔41、偏心孔42、上圆台43、下圆台44。
【具体实施方式】
[0040]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下【具体实施方式】的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
[0041]然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
[0042]此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。
[0043]实施例:
[0044]如图1所示，传感器包括主体结构和敏感检测元件。
[0045]该主体结构包括上弹性盘1、下弹性筒2、底座3和封堵盖4。
[0046]其中上弹性盘1、下弹性筒2和底座3为一体式加工而成整体型弹性结构，封堵盖4为独立零件，与底座3下方的孔配合后采用激光点焊固定，封堵盖4只起到固定光纤和引出尾纤的作用，而无弹性变形功能。图3是装配、固定完毕后的传感器示意图。
[0047]如图1中的标示，主体结构具有相互垂直的第一轴向、第二轴向和第三轴向形成三维坐标系(即以底座3的底面的圆心为原点O定义一个XYZ三维坐标系，X轴为第一轴，Y轴为第二轴，Z轴为第三轴)，外圆环体11和内圆环筒15的对称中心线方向为第三轴。
[0048]图4为传感器俯视图，详细的展示了上弹性盘I的结构和位置关系，上弹性盘I包括有外圆环体11、外矩形梁12、传力块13、内矩形梁14、内圆环筒15、腔体16以及中心通孔17。
[0049]其中，外矩形梁12、内矩形梁14和传力块13组成梁组件，本实施例共有四个梁组件，四个梁组件连接于外圆环体11的内壁与内圆环筒15的外壁之间，且四个梁组件之间分别间隔90° ο
[0050]外圆环体11上设有与外矩形梁12对应的螺纹孔作为加载环，外圆环体11、外矩形梁12、传力块13、内矩形梁14、内圆环筒15依次连接。四个完全一致的外矩形梁12分别沿X轴或Y轴设置，四个完全一致内矩形梁14分别沿X轴或Y轴设置。上弹性盘I关于XOZ平面以及YOZ平面对称。
[0051]外矩形梁12、内矩形梁14均为薄壁结构，沿X轴方向设置的外矩形梁12中，其沿X轴方向的长度大于沿Y方向的长度。沿Y轴方向设置的外矩形梁12中，其沿Y轴方向的长度大于沿X方向的长度。沿X轴方向设置的外矩形梁12中，其沿Y轴方向的长度为沿Z轴方向长度的3倍以上。沿Y轴方向设置的外矩形梁12中，其沿X轴方向的长度为其沿Z轴方向厚度的3倍以上。
[0052]沿X轴方向设置的内矩形梁14中，其沿X轴方向的长度大于沿Z方向的长度。沿Y轴方向设置的内矩形梁14中，其沿Y轴方向的长度大于沿Z方向的长度。沿X轴方向设置的内矩形梁14中，其沿Z轴方向的长度为沿Y轴方向长度的3倍以上。沿Y轴方向设置的内矩形梁14中，其沿Z轴方向的长度为沿X轴方向厚度的3倍以上。
[0053]外矩形梁12沿Z轴方向的长度与沿X轴方向布置的内矩形梁14沿Y轴方向的长度或者沿Y轴方向布置的内矩形梁14沿X轴方向的长度相同。
[0054]内矩形梁14沿Z轴方向的长度与沿X轴方向布置的外矩形梁12沿Y轴方向的长度或者沿Y轴方向布置的外矩形梁12沿X轴方向的长度相同。
[0055]沿X轴方向设置的传力块13沿X轴的长度与沿Y轴方向设置的传力块13沿Y轴的长度一致，且为外矩形梁12沿Z轴方向的长度的2倍以上。传力块13的两个侧面与外矩形梁12的两个侧面平齐，且外矩形梁12位于传力块13沿Z轴方向高度的中央；传力块13的上下表面与内矩形梁14的上下两个表面平齐，且沿X轴方向布置的内矩形梁14位于传力块13沿Y轴方向长度的中央，沿Y轴方向布置的内矩形梁14位于传力块13沿X轴方向长度的中央。
[0056]内圆环筒15的壁厚为外矩形梁12沿Z轴方向的长度的3倍以上；内圆环筒15的上表面与内矩形梁14的上表面平齐；外环圆壁11、传力块13、内矩形梁14、内圆环筒15的底面平齐。
[0057]如图5所示，下弹性筒2包括有切孔21、支撑台22、中间薄壁23、内圆孔24。切孔21沿轴向自上而下等间隔共有三层，且每一层的切孔21有四个，且沿周向均有分布；第一层切孔21与第三层切孔21上下对应，第二层切孔21与第一层切孔21周向错开45°。支撑台22为每层的四个切孔21之间的部分，且切孔21的周向长度为支撑台22周向长度的2倍以上；第一层支撑台22和与其对应的第三层支撑台22分别沿X轴和Y轴设置。第一层切孔21与第三层切孔21之间的部分的外壁径向凹陷，使其外径要小些，形成薄壁结构。内圆孔24贯穿整个下弹性筒2，内圆孔24最上端与第一层切孔21平齐。
[0058]如图6所示，底座3的中心设置有小轴心孔31、大轴心孔32，小轴心孔31与内圆孔24同轴且直径相同，即为同一个圆孔。
[0059]如图6所示，封堵盖4上留有中心孔41、偏心孔42、上圆台43、下圆台44，上圆台43的外径与底座3的小轴心孔31的内径相同以实现机械配合；下圆台44的外径与大轴心孔32的内径相同以实现机械配合，并且下圆台44的厚度小于大轴心孔32的深度；封堵盖4与底座3配合后，下圆台44的上表面与大轴心孔32的上表面平齐，且上圆台43的上表面低于第三层切孔21的下表面。
[0060]本发明传感器的敏感检测元件为光纤光栅，在传感器弹性结构的特定位置上布置光纤光栅后，利用光纤光栅的波长输出来测量三维力和三维力矩。
[0061]如图7、8所示，在第一层支撑台22和与其上下对应的第三层支撑台22之间平行于Z轴方向分别布置有光纤光栅第一光纤光栅(FBGl)、第二光纤光栅(FBG2)、第三光纤光栅(FBG3)和第四光纤光栅(FBG4)，第一光纤光栅(FBGl)和第三光纤光栅(FBG3)位于XOZ平面内，第二光纤光栅(FBG2)和第四光纤光栅(FBG4)位于YOZ平面内，第一光纤光栅(FBGl)、第二光纤光栅(FBG2)、第三光纤光栅(FBG3)和第四光纤光栅(FBG4)均是在处于预拉伸绷紧状态时，光纤光栅两端的光纤通过玻璃焊料或者胶黏剂固定在支撑台22的外表面。
[0062]在沿X轴方向的两个外矩形梁12靠近传力块13的上表面处沿上弹性盘I径向布置第五光纤光栅(FBG5)和第七光纤光栅(FBG7)，采用的是光栅处全部粘贴；同样地，在沿Y轴方向的两个外矩形梁12靠近传力块13的上表面处沿上弹性盘I径向布置有光纤光栅第六光纤光栅(FBG6)和第八光纤光栅(FBG8);
[0063]在任意一个内矩形梁14靠近传力块13的两侧面上对称布置光纤光栅第九光纤光栅(FBG9)和第十光纤光栅(FBGlO)，并且第九光纤光栅(FBG9)和第十光纤光栅(FBGlO)沿上弹性盘I的径向布置；
[0064]FBGll处于自由状态布置在空腔16内，在中心通孔17和中心孔41之间的内圆孔24内沿Z轴轴线布置有第十二光纤光栅(FBG12)，第十二光纤光栅(FBG12)是在处于