[發明專利]一種基于空間疊加法的五維力檢測裝置

有效

• 申請號: 201610179457.2
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105784247B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 朱延河;張超;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種五維力檢測裝置，具體涉及一種基于空間疊加法的五維力檢測裝置。

背景技術

傳感器被喻為電子衡器的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩定性，是保證系統有效，安全，正常運行的基礎。

而測力傳感器更是現在工業不可或缺的重要組成部分，隨著信息技術以及現在工業的快速發展，測力傳感器數量呈指數式增長，傳感器業務需求快速增加。為了滿足新的業務和應用需求，測力傳感器正由提供單一的類型向提供復雜的、多類型轉變。而能夠同時實現多個方向的力測量的傳感器更是深受用戶的青睞。

多維力傳感器指的是一種能夠同時測量兩個方向以上力及力矩分量的力傳感器，在笛卡爾坐標系中力和力矩可以各自分解為三個分量，因此，多維力最完整的形式是六維力/力矩傳感器，即能夠同時測量三個力分量和三個力矩分量的傳感器，目前廣泛使用的多維力傳感器就是這種傳感器。

多維力傳感器廣泛應用于機器人手指、手爪研究；機器人外科手術研究；指力研究；牙齒研究；力反饋；剎車檢測；精密裝配、切削；復原研究；整形外科研究；產品測試；觸覺反饋；示教學習。行業覆蓋了機器人、汽車制造、自動化流水線裝配、生物力學、航空航天、輕紡工業等領域。

綜上，現有的多維力傳感器集成度不高，存在檢測效率低、使用不方便、環境適應性差的問題。

發明內容

本發明為解決多維力傳感器集成度不高，存在檢測效率低、使用不方便、環境適應性差的問題，進而提供一種基于空間疊加法的五維力檢測裝置。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置包括腰部連接轉板、后背轉動基板、后背銷球、后背層懸臂座、后背連接懸臂、交叉滾子軸承、后背上層板、第一后背銷球座、第二后背銷球座、第三后背銷球座、后背層懸銷筒、活動軸組件、固定軸、兩條腳底滑軌和四個腳底滑塊；

第一后背銷球座、第二后背銷球座、第三后背銷球座和活動軸組件固裝在后背上層板的上端面上，第二后背銷球座與第三后背銷球座平行設置且位于后背上層板的兩端部，第一后背銷球座沿后背上層板的長度方向設置，后背連接懸臂包括懸臂基座和三個第一懸臂梁，三個第一懸臂梁與懸臂基座固裝為一體，每個第一懸臂梁的懸臂端上設置有銷球，懸臂基座的一端通過活動軸組件與后背上層板活動連接，后背連接懸臂通過三個第一懸臂梁上的銷球與第一后背銷球座、第二后背銷球座和第三后背銷球座連接，第一后背銷球座為上下銷球，第二后背銷球座和第三后背銷球座均為水平銷球，懸臂基座的上端面上固裝有固定軸；

交叉滾子軸承安裝在固定軸上，后背轉動基板通過交叉滾子軸承安裝在懸臂基座的上端面上，后背轉動基板的一側壁上設置有第二懸臂梁，第二懸臂梁的懸臂端上設置有銷球，懸臂基座的一側壁上設置有后背層懸銷筒，每個后背層懸銷筒內設置有第二懸臂梁銷球；

每條腳底滑軌通過兩個腳底滑塊設置在后背轉動基板的上端面上，兩條腳底滑軌平行設置且沿后背上層板的寬度方向設置，腰部連接轉板固裝在兩條腳底滑軌的上端面上，后背轉動基板的一側壁上設置有第三懸臂梁，第三懸臂梁的懸臂端設置有后背銷球，后背層懸臂座固裝在腰部連接轉板上，后背銷球設置在后背層懸臂座上；三個第一懸臂梁、第二懸臂梁和第三懸臂梁上均設置有應變片。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置應用在外骨骼的背部結構，本發明的五維力檢測裝置的一側與人體相連，另一側與機器人相連，從而能夠實現測量人體背部所受到的力；

本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置通過四層機械結構，每相鄰兩層結構之間存在不同的確定方向的相對運動，通過在連接相鄰兩層機械結構的懸臂梁上安裝應變片，從而實現測量相鄰機械結構相對運動方向上的位移，由于設置四層機械結構，從而實現五維力的測量；同時本發明集成度高，檢測效率高、環境適應性強；

本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置還具有結構緊湊、節省空間、使用方便和實用性強的優點。

附圖說明

圖1是本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置的整體結構立體圖；

圖2是本發明的基于空間疊加法的五維力檢測裝置的整體結構立體圖(不包括腰部連接轉板1)；

圖3是本發明具體實施方式一中后背連接懸臂7和后背上層板13之間的連接立體圖；

圖4是本發明具體實施方式一中后背連接懸臂7和后背轉動基板3之間的連接立體圖；