[實用新型]一種測力機器人

無效

• 申請號: 00221018.5
• 申請日: 2000-07-10
• 公開（公告）號: CN2432019Y
• 公開（公告）日: 2001-05-30
• 發明（設計）人: 葛運建;孫怡寧;丁力;高理富;白萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥智能機械研究所
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 中國科學院合肥專利事務所
• 代理人: 趙曉薇

本實用新型涉及一種測力的機器人，特別涉及一種測量腕力、臂力的機器人。

背景技術：目前國內如天津、嘉定兩地科技館的測力裝置大致有二類：①一個施力手柄+連桿機構+彈簧+指針的測力盤，其優點是結構簡單造價低，可以粗略地得到人的臂力值大小，缺點是測試精度低，沒有趣味性，在天津科技館基本沒見到有觀眾動手測力。②通過運動一個手柄和連桿機構，將水裝入水箱，當水箱中的水滿到一定程度，可以啟動發電機發電，它的優點是有一定的趣味性，參與者可達到一定的運動量，缺點是沒有定量的測試，參與者參與后一笑了之。

2．國內科技館中的機械手在天津、嘉定的科技館都有機械手的簡單模型，但基本上是連桿機構，可由參與者操縱作夾持和移動目標物體的工作。

本實用新型的目的是研制一種檢測腕力、臂力的機器人，通過機器人和測力者掰手腕比賽的方式，檢測測力者的腕力、臂力、爆發力和持久力。

本實用新型的技術內容是：一種測力機器人包括受力手掌(1)、腕測力傳感器(2)、腕減速齒輪和電機(3)、機械臂(4)、臂測力傳感器(5)、臂減速齒輪和電機(6)、人體像(7)、機械臂支撐平臺(8)、緊急制動手柄(9)測力者握把(10)其特征在于：

人體像(7)采用坐姿，由硬質塑料壓制而成坐落在機械臂支撐平臺(8)上，機械臂本體由合金鋼材料制造，外面覆蓋軟質橡膠皮膚，機臂控制連接著二軸驅動控制板，A/D、D/A數據采集和模擬轉換板，腕力、臂力傳感器、驅動和力反饋裝置即機械臂減速齒輪和電機(6)連接機械臂測力傳感器(5)通過機械臂(4)再連接腕減速齒輪和電機(3)、機械腕測力傳感器(2)和受力手掌(1)，緊急制動手柄(9)和測力者握把(10)固定在機械臂支撐平臺(8)上；

在機械臂的腕關節2處，放置一臺二維力傳感器，用來檢測測力者腕部在X和Y兩個方向的力，在肘關節N2處放置一臺一維力傳感器，用來測試測力者的臂力，腕力、臂力傳感器均采用應變式力傳感器，關節N1和關節N2的驅動電機均擬選用永磁式無刷直流電機；

支撐平臺整體結構和布置基本上與目前掰腕力比賽的專用桌一樣，即面上有兩塊放肘關節的圓墊，其中一個固定在機械臂的肘關節下方，另一塊固定在一個升降可調節的螺紋螺桿機構上，其高度可通過電動調節和固定，使身高不同的測力者都可以比較舒適地和機械臂角力，臺面上有供人體像和測力者的另一支手抓握的握把，在測力者的握把(10)上帶有啟動和停止開關，緊急制動手柄(9)可由測力者和管理人員操作；

N1和N2關節驅動電機均有限位設置，確保腕關節轉動左右不超過60°，肘關節轉動左右不超過175°，在桌面適當位置，敷設海綿軟墊以保證在萬一情況下，測力者也不會受到傷害，主臂前端手掌及所有傳輸部件全部用合金鋼制造，設計時取安全系數3～5倍，以保證有足夠的抗過載能力；

測力機器人的機械臂腕和肘N1和N2關節，由直流伺服電機和諧波齒輪減速機械驅動，通過碼盤檢測關節位置，由腕力和臂力傳感器檢測機械臂所受到的力，通過攝像機選取場景并形成壓縮圖象。

本實用新型的有益效果是：

1．該機器人由二關節機械臂、支撐平臺、傳感器、安全防護組成，它涉及機器人結構、機器人控制、機器人內部和外部傳感器、機器人視覺等多種當代科技前沿的基本知識。特別是測力機器人還引入了力覺反饋，它涉及當前熱門學科：虛擬現實中的力覺臨場感技術，是目前國內外一般機械手都不具有的技術。

2．測力者和機器人進行掰腕力比賽有勝、有負、有相持、有反復，有和真人掰腕子的感覺，可增強其競爭意識。在比賽過程中有燈光和音響烘托比賽效果，增加青少年參與活動的興趣。攝像機將比賽過程的圖像記錄下來，賽后可根據測力者的要求輸出圖片，給測力者留下永久的紀念，也使科技館方面有一定的經濟收益。

附圖說明：

圖1是測力機器人的測力結構示意圖。

圖2是測力機器人的機械臂支撐平臺示意圖。

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明：

圖1是測力機器人的測力結構示意圖。為了使比賽更具有真實感，從機械臂的肘關節向上引出一個模擬人的機械臂和人體像，人體像采用坐姿，由硬質塑料壓制或木質做成。

機械臂外形尺寸為：主臂：20～25cm，手掌：6～8cm。機械臂本體由合金鋼材料制造，外面覆蓋軟質橡膠皮膚。

機械臂有二個關節(肘關節、腕關節)，包括驅動和控制裝置，腕力和臂力傳感器。它的肘部關節固定在支撐平臺上，和人體像7伸出的大臂相連，機械臂用木質或塑料作成類似人的手和臂的外殼。