[發(fā)明專利]基于霍爾元件的二維模塊化足態(tài)力傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111178218.2
• 申請(qǐng)日: 2021-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113995401A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任立敏;王寬寬;王新宇;譚益松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/103
• 分類號(hào): A61B5/103
• 代理公司: 北京庚致知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李曉輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于霍爾元件的二維模塊化足態(tài)力傳感器，其包括：第一壓力檢測(cè)模塊、第二壓力檢測(cè)模塊、下部固定板和上部固定板；所述第一壓力檢測(cè)模塊用于檢測(cè)人體行走時(shí)向后的力，所述第二壓力檢測(cè)模塊用于檢測(cè)人體行走時(shí)向下的力；本發(fā)明能夠同時(shí)檢測(cè)出足底耦合力中的負(fù)z軸壓力以及負(fù)y軸壓力，即對(duì)耦合力進(jìn)行結(jié)構(gòu)解耦；同時(shí)運(yùn)用的模塊化設(shè)計(jì)思想，使用兩個(gè)檢測(cè)模塊，且為相同模塊，可以進(jìn)行替換，大大增加的傳感器的可靠性以及通用性；應(yīng)用在生物以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可大大增加傳感器輸出數(shù)據(jù)的正確性以及穩(wěn)定性，可以對(duì)人體足態(tài)信息進(jìn)行充分的檢測(cè)，大大促進(jìn)了信息傳遞的穩(wěn)定性以及簡(jiǎn)易性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于霍爾元件的二維模塊化足態(tài)力傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多維力傳感器是一種可以同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)方向及以上力或力矩信息的測(cè)力傳感器，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、工業(yè)制造、醫(yī)療衛(wèi)生以及生物工程等領(lǐng)域。現(xiàn)階段的二維乃至多維力傳感器主要分為電阻應(yīng)變式、壓電式、電容式力傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏且精度較高。傳感器的構(gòu)造是在一定形狀的彈性元件上粘貼或用其他方法安裝應(yīng)變敏感元件，通過(guò)應(yīng)變敏感元件的變形實(shí)現(xiàn)力/力矩的檢測(cè)。

但是就現(xiàn)有的技術(shù)而言，在人體足態(tài)的力檢測(cè)領(lǐng)域，大多是通過(guò)對(duì)足底的不同位置的單維壓力檢測(cè)，而單點(diǎn)多維力檢測(cè)并不存在。同時(shí)現(xiàn)在的多維力傳感器力的解耦方法往往是通過(guò)將應(yīng)變片組成橋路進(jìn)行部?jī)斠约敖怦睿跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上并不具備實(shí)現(xiàn)負(fù)z軸壓力以及負(fù)y軸壓力的解耦能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種基于霍爾元件的二維模塊化足態(tài)力傳感器，其解決了上述技術(shù)問(wèn)題中的至少一個(gè)。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種基于霍爾元件的二維模塊化足態(tài)力傳感器，其包括：第一壓力檢測(cè)模塊、第二壓力檢測(cè)模塊、下部固定板和上部固定板；

所述第一壓力檢測(cè)模塊和第二壓力檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)相同，所述第一壓力檢測(cè)模塊用于檢測(cè)人體行走時(shí)向后的力，所述第二壓力檢測(cè)模塊用于檢測(cè)人體行走時(shí)向下的力；

所述第二壓力檢測(cè)模塊包括：永磁體、上部移動(dòng)元件、中部彈簧和下部固定元件和霍爾元件；

所述上部移動(dòng)元件呈圓筒狀，在所述上部移動(dòng)元件的下端形成有上法蘭部，所述上法蘭部形成為正方形，所述正方形的上法蘭部的四個(gè)角部均形成有一個(gè)通孔，所述上法蘭部的四個(gè)側(cè)壁均形成有T型滑槽，所述T型滑槽的延伸方向?yàn)樗錾喜恳苿?dòng)元件的軸向；所述上部移動(dòng)元件的下端設(shè)置有圓柱部，在所述圓柱部的周邊形成有環(huán)形槽；

所述中部彈簧的上端設(shè)置于所述環(huán)形槽內(nèi)，并且使得所述圓柱部插入于所述中部彈簧的上端；

所述下部固定元件包括正方形的基部以及設(shè)置于所述基部上的圓筒部，其中，所述圓筒部的內(nèi)徑與所述中部彈簧的外徑相同，并使得所述中部彈簧的下端設(shè)置于所述圓筒部；所述下部固定元件的圓筒部的側(cè)壁形成有開(kāi)口；所述下部固定元件的基部的下表面形成一個(gè)T型凸起；

所述霍爾元件設(shè)置于所述基部的上表面，并位于所述圓筒部?jī)?nèi)，所述永磁體設(shè)置于所述上部移動(dòng)元件的中心孔內(nèi)；

所述基部的四個(gè)角部形成有四個(gè)螺紋孔，螺釘穿過(guò)所述上部移動(dòng)元件的通孔，擰入所述基部的螺紋孔內(nèi)，以通過(guò)所述螺釘限制所述上部移動(dòng)元件沿遠(yuǎn)離所述基部的方向的運(yùn)動(dòng)位置，并使得上部移動(dòng)元件能夠產(chǎn)生接近所述基部的方向的運(yùn)動(dòng)；