[发明专利]一种基于空间叠加法的五维力检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种五维力检测装置，具体涉及一种基于空间叠加法的五维力检测装置。

背景技术

传感器被喻为电子衡器的心脏，它的性能在很大程度上决定了电子衡器的准确度和稳定性，是保证系统有效，安全，正常运行的基础。

而测力传感器更是现在工业不可或缺的重要组成部分，随着信息技术以及现在工业的快速发展，测力传感器数量呈指数式增长，传感器业务需求快速增加。为了满足新的业务和应用需求，测力传感器正由提供单一的类型向提供复杂的、多类型转变。而能够同时实现多个方向的力测量的传感器更是深受用户的青睐。

多维力传感器指的是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩分量的力传感器，在笛卡尔坐标系中力和力矩可以各自分解为三个分量，因此，多维力最完整的形式是六维力/力矩传感器，即能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器，目前广泛使用的多维力传感器就是这种传感器。

多维力传感器广泛应用于机器人手指、手爪研究；机器人外科手术研究；指力研究；牙齿研究；力反馈；刹车检测；精密装配、切削；复原研究；整形外科研究；产品测试；触觉反馈；示教学习。行业覆盖了机器人、汽车制造、自动化流水线装配、生物力学、航空航天、轻纺工业等领域。

综上，现有的多维力传感器集成度不高，存在检测效率低、使用不方便、环境适应性差的问题。

发明内容

本发明为解决多维力传感器集成度不高，存在检测效率低、使用不方便、环境适应性差的问题，进而提供一种基于空间叠加法的五维力检测装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置包括腰部连接转板、后背转动基板、后背销球、后背层悬臂座、后背连接悬臂、交叉滚子轴承、后背上层板、第一后背销球座、第二后背销球座、第三后背销球座、后背层悬销筒、活动轴组件、固定轴、两条脚底滑轨和四个脚底滑块；

第一后背销球座、第二后背销球座、第三后背销球座和活动轴组件固装在后背上层板的上端面上，第二后背销球座与第三后背销球座平行设置且位于后背上层板的两端部，第一后背销球座沿后背上层板的长度方向设置，后背连接悬臂包括悬臂基座和三个第一悬臂梁，三个第一悬臂梁与悬臂基座固装为一体，每个第一悬臂梁的悬臂端上设置有销球，悬臂基座的一端通过活动轴组件与后背上层板活动连接，后背连接悬臂通过三个第一悬臂梁上的销球与第一后背销球座、第二后背销球座和第三后背销球座连接，第一后背销球座为上下销球，第二后背销球座和第三后背销球座均为水平销球，悬臂基座的上端面上固装有固定轴；

交叉滚子轴承安装在固定轴上，后背转动基板通过交叉滚子轴承安装在悬臂基座的上端面上，后背转动基板的一侧壁上设置有第二悬臂梁，第二悬臂梁的悬臂端上设置有销球，悬臂基座的一侧壁上设置有后背层悬销筒，每个后背层悬销筒内设置有第二悬臂梁销球；

每条脚底滑轨通过两个脚底滑块设置在后背转动基板的上端面上，两条脚底滑轨平行设置且沿后背上层板的宽度方向设置，腰部连接转板固装在两条脚底滑轨的上端面上，后背转动基板的一侧壁上设置有第三悬臂梁，第三悬臂梁的悬臂端设置有后背销球，后背层悬臂座固装在腰部连接转板上，后背销球设置在后背层悬臂座上；三个第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁上均设置有应变片。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置应用在外骨骼的背部结构，本发明的五维力检测装置的一侧与人体相连，另一侧与机器人相连，从而能够实现测量人体背部所受到的力；

本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置通过四层机械结构，每相邻两层结构之间存在不同的确定方向的相对运动，通过在连接相邻两层机械结构的悬臂梁上安装应变片，从而实现测量相邻机械结构相对运动方向上的位移，由于设置四层机械结构，从而实现五维力的测量；同时本发明集成度高，检测效率高、环境适应性强；

本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置还具有结构紧凑、节省空间、使用方便和实用性强的优点。

附图说明

图1是本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置的整体结构立体图；

图2是本发明的基于空间叠加法的五维力检测装置的整体结构立体图(不包括腰部连接转板1)；

图3是本发明具体实施方式一中后背连接悬臂7和后背上层板13之间的连接立体图；

图4是本发明具体实施方式一中后背连接悬臂7和后背转动基板3之间的连接立体图；