一体式和组装式是目前六维力传感器结构设计中最常采用的两大类。1987年,Uchiyama[7]和Bayo[8]等设计了一种十字梁一体式六维力传感器,如图1-4所示,它具有刚度高的特点,但动态特性不理想且难于加工。21世纪初,Liu等[9]提出一种将4个T形梁构成力敏元件的六维力传感器,如图1-5所示,并对它的整体结构进行了有限元分析及优化来提高测量灵敏度。

图1-4　十字梁一体式六维力传感器

图1-5　4T形梁结构(www.daowen.com)

澳大利亚的Wei等[10]对十字梁结构传感器进行了改进,并将其应用在赛车轮胎与地面间六维作用力的检测。十字梁结构具有良好的精度和线性度并且在使信号强度提升的同时降低了约束力,进而改善了赛车的操作稳定性。2005年,Kang[11]提出了十字八孔结构的六维力传感器,此种结构有效地改善了其测试中的信噪比。Kim[12,13]将十字梁六维力传感器应用在智能机器人的四肢,其结构如图1-6所示。2014年,G.Palli等提出一种光电六维力传感器,如图1-7所示,并对其在机器人控制中的应用以及用于水下机器人作业时的材料密封等性能进行了研究[14,15]。

图1-6　Kim采用的六维力传感器

图1-7　光电六维力传感器