[发明专利]一种无耦合六维力传感器的组合式标定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合式六维力传感器的标定装置，属于传感器标定技术领域。

背景技术

六维力传感器，属于力传感器的一种，广泛应用于工业机器人、仿人机器人等领域。其最大特点是能够同时检测六个方向的载荷，即空间笛卡尔坐标系中沿三个坐标轴方向的力以及绕三个轴的力矩。为实现仿人机器人实现稳定步行，需要实时检测足部受力状态。已公布专利“一种安全型无力耦合六维力传感器”(申请号：201llO142847.X)中提出一种无耦合、安全型六维力传感器，用于仿人机器人脚部以实现仿人机器人的稳定步行。本发明涉及的标定装置及标定方法，为该六维力传感器的标定装置及标定方法。

所谓标定，就是对传感器施加一定的载荷，查看传感器的输出，与输入相比较，从而实际检测出传感器的精度、灵敏度等指标。力传感器由于制造、装配、贴片误差，以及电路中量化误差、干扰等因素影响，其输入输出关系与理论计算有一定的偏差，需通过标定实验来检测力传感器的实际性能指标。目前，一维力或力矩传感器通常使用悬挂标准砝码来标定，这种方式简便易行、精度较高，但是这种方式只能施加单方向载荷。对于六维力传感器，需要进行六个方向的标定实验。目前，六维力传感器标定装置有如下几种形式：(1)在标定装置框架不同位置安放液压缸以实现不同方向载荷的施加(大型多维力传感器标定加载台，申请号：201010103946.2)；(2)在标定装置不同位置安放滑轮以实现不同方向载荷的施加(一种六维力传感器标定装置及其标定方法，申请号：201010246488.8)；(3)通过成对布置力源以实现多方向载荷输出(一种双力源六维力传感器标定装置，申请号：201120284809.3)。这些已公布专利能够输出六个方向的载荷，可以对六维力传感器进行标定实验。但是，这些已公布专利所涉及的六维力传感器标定装置也存在着体积较大、装配调试困难等缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种无耦合六维力传感器的组合式标定装置，以解决现有的六维力传感器标定装置存在体积较大、装配调试困难的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的无耦合六维力传感器的组合式标定装置包括Fz方向标定装置；Fx、Fy方向标定装置；Mz方向标定装置；Mx、My方向标定装置；

Fz方向标定装置包括底板、压条、力转接盘、支撑座一、加载杆一、下压板、轴承座、杠杆、上压板、轴承端盖、钢丝绳、法码和芯轴；底板的上端面上固定有支撑座一，支撑座一的前后两端分别安装有轴承座，芯轴的两端通过轴承一、轴承二安装在相应的轴承座上，轴承一、轴承二上分别设有轴承端盖，杠杆与芯轴垂直设置，杠杆的一端安装在芯轴上，法码通过钢丝绳与杠杆的另一端下侧壁连接，杠杆上带有刻度；下压板通过上压板安装在杠杆上，加载杆一的上端与下压板的下端连接，下压板、上压板和加载杆一三者连接在一起并可同时沿杠杆移动，压条用于将六维力传感器本体水平固定底板上，力转接盘与六维力传感器本体相连接，力转接盘与底板平行设置，加载杆一的下端为球形结构并与力转接盘上表面几何中心处的球窝接触；

Fx、Fy方向标定装置包括底板、支撑板、力转接盘、支撑座二、加载杆二、下压板、轴承座、杠杆、上压板、轴承端盖、钢丝绳、法码和芯轴；底板的上端面上固定有支撑座二，撑座二的前后两端分别安装有轴承座，芯轴的两端通过轴承一、轴承二安装在相应的轴承座上，轴承一、轴承二上分别设有轴承端盖，杠杆与芯轴垂直设置，杠杆的一端安装在芯轴上，法码通过钢丝绳与杠杆的另一端下侧壁连接，杠杆上带有刻度；下压板通过上压板安装在杠杆上，加载杆二的上端与下压板的下端连接，下压板、上压板和加载杆二三者连接在一起并可同时沿杠杆移动，支撑板立在底板的上端面上并与底板固定，支撑板用于将六维力传感器本体垂直固定底板上，力转接盘与六维力传感器本体相连接，力转接盘与底板垂直设置，加载杆二的下端为球形结构并与力转接盘上的一侧面几何中心处的球窝接触，或与力转接盘上的另一侧面几何中心处的球窝接触；力转接盘上的一侧面和力转接盘上的另一侧面相互垂直；