[實用新型]一種龍門式力反饋設備輸出力測量平臺

有效

• 申請號: 201721247071.7
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN207215349U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 李靜蓉;裴陽;王清輝;劉家武
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及力反饋系統領域，尤其涉及一種龍門式力反饋設備輸出力測量平臺。

背景技術

虛擬現實技術，通常是指通過立體顯示設備、數據手套、機械臂等人機交互設備與計算機連接而構造出的一種與人體視覺、聽覺、觸/力覺等感官類似的虛擬環境，在其中用戶可以通過各種輸入設備向計算機輸入各種命令，從而計算機能向用戶反饋在視覺、聽覺以及觸/力覺等多種感官上的信息，讓用戶獲得逼真度極高的多種感官上體驗的人機界面技術，使用戶有身臨其境的感受。力反饋交互設備是虛擬現實技術中一種重要的硬件設備，其本質是一種全新的輸入輸出設備，將是當今以及未來的研究熱點。力反饋設備與其他感官比如聽覺、視覺、嗅覺的不同之處在于，其他感官的信息只能單向傳遞，而力/觸覺的感官信息可以在人體與虛擬環境之間雙向傳遞，力反饋設備便起著這樣一種傳遞信息的作用。雖然力反饋設備能夠將虛擬世界的力傳遞給用戶，但是目前對于力反饋設備的實際輸出力，并沒有針對其準確性的相關研究，這導致了大多數時候力反饋設備的輸出力并不準確。為了力反饋設備能夠得到改進，就必須設計出一款能夠測量輸出力的力覺測量平臺及相應的測量方案，并對實驗數據進行處理獲得輸出力補償模型，從而對力反饋設備的實際輸出力加以校準，只有當力反饋設備的輸出力能夠保證一定的精準性后，才能應用于醫學、航空航天等專業性較強的領域。

目前國內外已經有不少高校和研究所在從事力反饋設備的研究開發工作，但針對力反饋設備而研發的輸出力測量系統則尚未出現。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有力反饋設備輸出力測量技術的空缺，提供一種結構精簡、操作簡單、精度較高的三自由度測量平臺。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種龍門式力反饋設備輸出力測量平臺，包括底座、平行設置在所述底座上的兩滑軌、通過滑塊橫跨設置在所述兩滑軌之間的底板、豎直平行地固定設置在所述底板兩端的兩豎直圓桿、兩端與兩豎直圓桿滑動連接并通過擰緊夾持裝置鎖緊的水平連桿，水平連桿通過兩個擰緊夾持裝置與豎直圓桿固定，擰緊后的摩擦力保證了水平連桿不會發生滑移，所述的水平連桿上連接設置有連接三維力傳感器的傳感器連接機構，所述底座和底板之間連接設置有用于驅動底板沿所述滑軌來回移動的螺紋絲杠傳動機構。

進一步地，所述的豎直圓桿底端通過臥式支架及螺栓豎直固定在所述底板兩端。

進一步地，所述的傳感器連接機構包括連接器、設置有小孔的連接片、鉛錘，所述連接器通過螺絲與螺母之間的擰緊與水平連桿滑動連接；所述連接片通過螺釘豎直固定在連接器上，所述鉛錘通過細繩系在連接片頂部凸起的鉛錘懸系端處，同時穿過所述小孔后自然垂下。水平連桿的水平度依靠鉛錘進行判斷。

進一步地，所述的螺紋絲杠傳動機構包括旋轉手柄、固定軸承、連接件、螺紋絲杠、驅動螺母，所述驅動螺母固定在底板中部，所述的連接件軸向定位地轉動設置在所述固定軸承上，其一端與旋轉手柄固定連接，另一端與螺紋絲杠固定連接，所述螺紋絲杠與所述驅動螺母螺紋連接。

進一步地，所述的驅動螺母包括直角形固定件、凸字形鐵板螺母，所述鐵板螺母通過螺栓固定在固定件上，所述固定件通過螺栓固定在底板中部。

相比現有技術，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型為實現與力反饋設備執行末端的擴展配合，自主設計了具有三個自由度平動的測量平臺，可以滿足目前市場上的大部分力反饋設備輸出力的測量需求。它具有運動空間大，定位精度較高，結構精簡，操作簡單等優點；

2、利用滑軌輔助位移和利用擰緊夾持裝置來固定位置等設計，簡化了操作，減少了操作時的移動阻力，節約了時間和人力成本，同時也能夠保證了測量數據的精度；

3、能夠計算出設備理論輸出力與坐標及實際輸出力之間的函數關系式，并應用到設備控制程序中，對力反饋設備的輸出力進行補償，使其能夠準確的輸出所需的力值。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的一種龍門式力反饋設備輸出力測量平臺的總體示意圖。

圖2是所述螺紋絲桿傳動機構的旋轉手柄、固定軸承、連接件的裝配示意圖。

圖3是所述螺紋絲桿傳動機構的固定件、鐵板螺母裝配示意圖。

圖4是所述傳感器連接機構各個具體裝配示意圖。