[發明專利]手指摩擦試驗裝置

有效

• 申請號: 201610903211.5
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106568705B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 莫繼良;張猛;徐敬業;王曉翠;朱旻昊;周仲榮
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

一種手指摩擦試驗裝置，其構成主要是：長方形的底座上的伺服電機通過絲桿螺母機構驅動滑臺左右滑動；滑臺上表面通過應變式兩向力傳感器與樣品臺連接；樣品臺上安裝有三維加速度傳感器；聲音傳感器；底座上安裝有可旋轉并能鎖緊的左連桿和右連桿；右連桿上固定手指托塊，左連桿通過安裝塊，加載板連接有可上下移動并可鎖緊的手指壓塊；伺服電機、應變式兩向力傳感器、三維加速度傳感器和聲音傳感器均與控制及信號采集處理系統電連接。該裝置能可靠、準確地分析研究手指與物體接觸摩擦時，摩擦角度、摩擦法向力、相對滑動速度等試驗參數和摩擦系數、振動加速度、聲音信號的關系，為相關產品的表面設計以及智能機器人的觸覺仿真設計提供依據。

技術領域

本發明涉及一種手指摩擦試驗裝置。

背景技術

手指摩擦學是生物摩擦學體表類的一個重要研究課題。在人類的活活動中手指接觸摩擦行為隨處可見，如對按鈕、操作桿等的操作，對觸摸屏的觸摸操作、擰開瓶蓋、使用鍵盤、鼠標等動作。在這些行為中手指會與各種材料之間由于觸摸、滑動而產生摩擦，產生對手指的影響，使手指表面皮膚發生形變，如：手指與勞動生產工具、體育用品等的擦傷起泡現象；手指與觸摸屏等材料接觸摩擦的舒適性等。因此，需要測試與研究手指在接觸摩擦時的摩擦力矢量、振動加速度矢量等規律，即手指的摩擦力學特性。從而根據測出的手指摩擦力學特性，指導相關產品的設計和制造，以提高產品操作的可靠性和靈敏度，并提高人的手指操作的舒適性和健康。

同時，智能機器人的觸覺仿真，是通過仿真手指在物體表面觸摸時以摩擦力、振動加速度、聲音和滑動方向等信號作為反饋信號控制仿真手指進行相應角度、載荷力、滑動速度的操作以模擬出逼真的手指觸摸、抓握等行為。因此對手指在不同物體表面觸摸時摩擦力、振動加速度等信號、聲音信號變化規律的試驗研究，能為智能機器人的觸覺仿真硬件與軟件設計提供試驗依據。

現有的手指摩擦試驗裝置，主要是通過試驗者手動操作來改變試驗中的摩擦角度和法向力(載荷)，致使試驗中的變量具有不確定性。加之，當摩擦角度發生變化時，手指與物體之間的接觸面積變化很大，對摩擦力等摩擦學特性的影響很大，從而導致測試結果不精確、誤差很大，不能對相關產品的設計和制造提供可靠、準確的試驗依據。

發明內容

本發明的目的是提供一種手指摩擦試驗裝置。該裝置能研究手指在不同的滑動角度、速度和載荷等相關參數下摩擦力、振動加速度、聲音信號的變化規律，為相關手指摩擦產品的設計以及智能機器人的觸覺仿真設計提供更準確、可靠的試驗依據。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種手指摩擦試驗裝置，其組成是：長方形的底座上表面從左至右依次安裝有立板、左支撐板、右支撐板；伺服電機橫向安裝在立板的左立面上，伺服電機的輸出軸通過聯軸器與絲桿左端相連；絲桿的左部通過左滾動軸承安裝在左支撐板上，絲桿的右部通過右滾動軸承(10a)安裝在右支撐板上；前光軸、后光軸的左端均固定于左支撐板上，前光軸、后光軸的右端均固定于右支撐板上，前光軸、后光軸均與絲桿平行，并分別位于絲桿的前側和后側；

所述的絲桿上安裝滾珠絲桿螺母；長方形的滑臺固定在滾珠絲桿螺母上，前光軸、后光軸分別穿入滑臺的前側孔和后側孔中；滑臺的上表面通過應變式兩向力傳感器與樣品臺連接；樣品臺的上表面的邊緣安裝有三維加速度傳感器；聲音傳感器通過支架固定在底座上，且聲音傳感器位于樣品臺附近；

所述的底座位于滑臺的前左側、后左側、前右側和后右側的部位，分別固定有前左伸縮桿、后左伸縮桿、前右伸縮桿和后右伸縮桿；

所述的前左伸縮桿上部和后左伸縮桿上部之間穿有左連桿，且前左伸縮桿頂端和后左伸縮桿頂端均設有鎖緊左連桿的鎖緊螺釘；前右伸縮桿上部和后右伸縮桿上部之間穿有右連桿，且前右伸縮桿頂端和后右伸縮桿頂端上部均設有鎖緊右連桿的鎖緊螺釘；

所述的左連桿中部固定有安裝塊，加載板穿過安裝塊并通過安裝塊上的鎖緊螺釘固定；加載板的下部固定有手指壓塊，手指壓塊的下部為缺口向下的圓弧形凹槽；右連桿的中部固定手指托塊，手指托塊的上部為缺口向上的圓弧形凹槽；