一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置的制作方法

本技术属于微创手术器械，特别涉及一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置。

背景技术：

1、机器人辅助微创外科手术的研究为实现具有微创化和精细化特征的外科手术奠定了技术基础。对于当前手术机器人系统而言，无论是已经商业化，还是处在临床或实验室阶段，其构型与控制等关键技术均已经较为成熟，但这些手术机器人普遍存在的问题是力觉感知能力较低且集成度不高，即机器人辅助微创外科手术技术的智能化水平较低。手术机器人微型夹钳与病人的器官组织之间的力觉交互信息在医生手术操作过程中具有极其重要的作用，它能够帮助医生感知手术部位的器官组织的硬度，衡量组织属性，通过检测手术微型夹钳与组织的触碰力能够预警或避免对器官组织的附加损伤。

2、具有多维力感知功能的微型夹钳采用电阻应变测量的方式，在粘结剂固化应变片的过程中，需要对微型应变片与微型夹钳粘贴表面施加极其微小压力固定(0.3n～0.8n)，再通过加热设备进行一定时间的高温固化与冷却，然而，环境温度的改变会引起微型夹钳的热膨胀现象，热膨胀导致应变片表面压紧力增大，存在应变片被压坏的可能。同时，微型夹钳粘贴应变片的结构尺寸较小(1.2×0.4mm)，由于空间窄小(安装平面只有1mm×2mm)，如果没有特定的夹具固定，应变片很容易产生位移，出现轴向误差，贴片成功率低等问题。具有多维力感知功能的微型夹钳多采用惠斯通电桥，惠斯通电桥由4个应变片构成，4个应变片以正交方式粘贴于微型夹钳的特定部位(十字梁)，稳定均匀的压紧力对各个应变片与微型夹钳粘贴表面之间的粘结剂的厚度以及应变片贴片的位置方向都会有影响，最终影响传感器输出精度。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，实现了多维方向的应变片的同时固定，利用弹簧提供压紧力以达到缓冲效果，抵消环境温度变化引起的微型夹钳粘贴表面的形变，提高了应变片粘贴的可靠性和使用寿命；装置结构简单，应变片压紧流程简便，减少了测量过程中累积误差，提高了应变片安装效率和测量精度。

2、本实用新型提供的技术方案如下：

3、一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，包括：安装座、两组压杆、两组弹力件和两组调节垫片；

4、安装座开设有第二安装槽以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽和第三安装槽，第一安装槽外侧形成第一挡板，第一安装槽和第二安装槽之间形成第二挡板，第二安装槽和第三安装槽之间形成第三挡板，第三安装槽外侧形成第四挡板；

5、两组压杆包括第一压杆和第二压杆，第一压杆和第二压杆均包括依次连接的杆身、挡片和压头；第一压杆的杆身穿过第一挡板并受其支撑，压头穿过第二挡板并部分伸入至第二安装槽中，挡片位于在第二挡板外侧；第二压杆的杆身穿过第四挡板并受其支撑，压头穿过第三挡板并部分伸入至第二安装槽中，挡片位于第三挡板外侧；第二安装槽中安装微型夹钳，两组压杆的压头对微型夹钳两侧表面粘贴的应变片施加压紧力；

6、两组弹力件分别套设在两组压杆的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片上，另一侧抵压在调节垫片上，调节垫片套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力；

7、两组调节垫片分别在两组弹力件的推力作用下贴紧第一挡板和第四挡板。

8、根据本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，具有以下有益效果：

9、(1)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，通过安装座的结构设计，配合双组份压杆、弹力件和调节垫片，可同时粘贴多方向应变片；

10、(2)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，通过调整调节垫片的数量，能够实现压紧力微调节，压紧力小而精准；

11、(3)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，压紧力来源于弹力件对压杆的推力，具有温度变形补偿功能，弹力件结构可以实现高温固化过程中压紧力可调节，相对直接压紧，采用弹簧结构提供压紧力，提高了应变片的安装可靠性；

12、(4)本实用新型提供的一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，尺寸微小，适用于机器人微器械微操作力检测集成领域，与现有国内外现有方案相比，可实现机器人执行末端微器械力检测高度集成化，在微型化高度集成化高精度高可靠性指标上会有跨越性的提高，且基础技术较成熟，易实现。

技术特征：

1.一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，包括安装座(1)、两组压杆(2)、两组弹力件(3)和两组调节垫片(4)；

2.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述压杆(2)的杆身(21)外径大于压头(23)外径。

3.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)的自由长度大于压杆(2)上压头(23)和调节垫片(4)之间的长度。

4.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)为弹簧。

5.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述弹力件(3)为弹可压缩性胶套。

6.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述调节垫片(4)上加工有延伸至下缘的开放的u形孔。

7.根据权利要求6所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述压杆(2)上杆身(21)的外径小于调节垫片(4)上u形孔的宽度，所述弹力件(3)的外径大于调节垫片(4)上u形孔的宽度。

8.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述单个调节垫片(4)的厚度不超过0.5mm。

9.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述固定辅助装置还包括垫块(5)，垫块(5)位于应变片的外侧，压头(23)与垫块(5)接触后对垫块施加压紧力。

10.根据权利要求1所述的微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，其特征在于，所述应变片与垫块(5)之间设置耐高温薄膜，耐高温是指薄膜发生物化变化的温度高于粘结剂的固化温度。

技术总结
本技术提供了一种微型夹钳多维力采集应变片固定辅助装置，包括安装座、两组压杆、两组弹力件和两组调节垫片；安装座开设有第二安装槽以及位于第二安装槽两侧的第一安装槽和第三安装槽；两组压杆分别穿过第一安装槽和第三安装槽伸入第二安装槽中；第二安装槽中安装微型夹钳，两组压杆的对微型夹钳两侧粘贴表面的应变片施加压紧力；两组弹力件分别套设在两组压杆的杆身上，一侧抵压在压杆的挡片上，另一侧抵压在调节垫片上，调节垫片套设在压杆上，为压杆提供朝向应变片的推力。该固定辅助装置实现了多维方向的应变片的同时固定，利用弹力件提供压紧力以达到缓冲效果，抵消环境温度变化引起的微型夹钳表面的形变，提高了应变片粘贴的可靠性。

技术研发人员：李梦雪,甘霖,吕博瀚,李文璋,刘俊琴,吴学斌,崔新宇
受保护的技术使用者：北京精密机电控制设备研究所
技术研发日：20230630
技术公布日：2024/2/19