2. 我们需要怎样的力传感器？
2.1. 什么是力传感器？
2.1.1. 基本概念
CE4036P2力矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测，通过将扭力 的物理变化转换成精确的电信号，从而进行测量和监测。 一个完整的传感器结构需要由上法兰、下法兰、弹性体、支撑台、和密封盖组成。 上法兰外接机械手臂末端内接弹性体，下法兰和支撑台采用一体式设计可以增强传 感器的刚度，支撑台内留有空间和单线孔方便敏感元件布置和走线。
2.1.2. 工作原理
CE4036P2以电阻应变片式传感器为例，传感器的工作方式大致路径是：外界加载的力/力矩使 弹性体产生形变，粘贴在内梁的应变片组成的桥路将弯曲位移信息转化为可以被测 量的模拟信号，随后进入数据采集模块，先对来自传感头模块的模拟信号预处理，即将电阻应变片采集的信号进行放大和滤波以适应转换器的转换量程，随后通过 ADC 将模拟电压信号转换成数字信号，转换后的信号通过 USB 接口至上位机，最 后通过计算机对采集数据分析处理。 因此，一个完整的六维力传感器的传感器系统不只是机械结构框架，而是基于结构 感知平台设计的一套完整的系统，包括传感器模块和数据采集电路模块。传感模块 部分由六维力传感器弹性体和电阻应变电桥组成。数据采集模块由放大滤波模块、 数据采集模块和 USB 接口模块组成。
CE4036P2
CE4036P2拆解传感器的内部结构，应变片和弹性体在转换信息过程中起到重要作用。
1） 应变片
CE4036P2应变片的工作原理基于机械应变引起的电阻变化的概念。应变片通常由细线或箔组 成，通常由铜等高导电材料制成，附着在柔性背衬材料上。当机械应变施加到应变 片上时，线或金箔会发生变形，导致其长度和横截面积发生变化，而这种尺寸的改 变导致线或箔的电阻发生相应的变化。 具体而言，每个应变片均由柔性基板绝缘的金属箔组成，两根引线使 电流通过压力表，当被测物体的表面拉伸或收缩时，电阻的变化就会被测量到。电 阻的变化与被测物体表面的长度变化成正比，通过等式（电阻变化量/原有电阻=应 变片系数*拉伸长度）测量出电阻的变化。
CE4036P2进一步而言，惠斯通电桥对于应变片形成的电阻变化进行放大并输出电信号。惠斯 通电桥是一种可以精确测量电阻的仪器。惠斯通电桥由四个电阻器（R1、R2、R3 和 R4）组成，它们以菱形连接，直流电源连接在电路的顶部和底部点（电路中的 C 和 D）之间。该电桥用于通过将未知电阻与已知电阻值进行比较来非常精确地找到未 知电阻。当应变片因形变而导致电阻发生变化时，惠斯通电桥电路就不平衡，这种 不平衡会产生一个小的电输出信号，该信号与施加的应变成正比。 按照应变片在惠斯通电桥使用的数量划分，一般可以将惠斯通电桥分为四分之一桥、 半桥和全桥。 四分之一桥：四分之一桥是由一个应变片和三个固定电阻构成，主要用于测量 单轴。该系统易于配置，因此广泛用于一般应力或应变测量。 半桥：对于半桥系统，将 2 个应变片连接到电桥上，每个应变片连接到相邻或 相对的电桥上，其他为固定电阻。其中一个应变片用作温度补偿的虚拟应变片， 其中两个应变片都用作主动应变片。半桥系统用于消除目标应变以外的应变分 量。 全桥：全桥系统有 4 个应变片。该电路确保了应变片传感器的大输出，改善了 温度补偿，消除了目标应变以外的应变分量。全桥电路提供更高的灵敏度和最 小的温度变化误差
