[发明专利]一种球型仿生六维力传感器

说明书

本发明公开了一种球型仿生六维力传感器，包括内球、外球、信号调理电路和六个Y型梁，所述外球空心，所述内球设置于所述外球内且与所述外球同心，所述Y型梁的底端与所述内球固连，所述Y型梁的两个顶端与所述外球的内壁贴合，所述Y型梁的底部设置有两个应变片，且两个所述应变片关于对应的所述Y型梁对称，所述内球与连杆一端固连，所述信号调理电路位于所述外球内且固设在所述连杆上，六个所述Y型梁上的所述应变片分别与所述信号调理电路电连接。本发明的球型仿生六维力传感器实现了对关节受力的人工检测。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种球型仿生六维力传感器。

背景技术

关节软骨损伤是一种常见病，关节软骨损伤的原因是多方面的，关节软骨一旦损伤，关节运动功能将受到影响。随着比赛对抗程度的增强，导致运动性关节损伤有上升趋势。另外，关节炎是65岁以后老年人的常发疾病，而退行性骨关节炎与年龄有着密切的关联。临床上，需要行关节置换手术的患者大部分是老年患者，他们大致包括三类：退行性关节疾病，以前受过外伤或者感染导致严重的关节破坏，患者存在骨骼的发育性疾病。无论是在数量上还是在比例上，关节损伤都呈现出上升趋势，而关节软骨损伤接受人工关节置换是目前一种有效的治疗手段。人工关节从开始设计到临床应用已经经历了近一个世纪的历史，人工关节的先导为人工髋关节，随着临床上的技术应用不断娴熟，推动了腕关节、肩关节、膝关节等人工关节的设计、应用及改进。

关节损伤在治疗后需要一段时间的康复治疗。近年来，康复医疗获得了大力发展与支持，也在居民中逐渐得到了科普。康复时间通常根据患者的体质、年龄、受伤部位等因素决定，不仅需要患者本人的努力，也需要医生的经验指导。目前，临床上针对人工关节的受力检测还缺少有效便捷的检测手段。因此，开发出适用于人工关节的力检测装置，不仅可以加快康复过程，加强科学指导，也能获得对关节的完整受力情况，进一步指导康复医疗的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种球型仿生六维力传感器，以解决上述现有技术存在的问题，实现对关节受力的人工检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种球型仿生六维力传感器，包括内球、外球、信号调理电路和六个Y型梁，所述外球空心，所述内球设置于所述外球内且与所述外球同心，所述Y型梁的底端与所述内球固连，所述Y型梁的两个顶端与所述外球的内壁贴合，所述Y型梁的底部设置有两个应变片，且两个所述应变片关于对应的所述Y型梁对称，所述内球与连杆一端固连，所述信号调理电路位于所述外球内且固设在所述连杆上，六个所述Y型梁上的所述应变片分别与所述信号调理电路电连接。

优选的，所述Y型梁的两个顶端均呈弧形曲面，所述Y型梁的两个顶端之间设置有圆弧过渡部。

优选的，所述Y型梁的底部为方形杆，所述Y型梁的侧壁上设置有若干个平行排列的凹槽，若干个所述平行排列的凹槽位于两个所述应变片之间，且所述凹槽的长度方向垂直于所述应变片。

优选的，所述连杆竖直，三个所述Y型梁水平设置且均与沿所述内球的中心水平面均匀分布，另三个所述Y型梁倾斜设置且沿所述内球表面的第二圆周均匀分布，所述第二圆周所在的平面与所述中心水平面平行，所述第二圆周远离所述连杆。

优选的，所述第二圆周与所述内球的球心的偏角为30°，且倾斜设置的三个所述Y型梁中每个所述Y型梁的两个顶角均位于同一竖直面内。

优选的，三个平行设置的所述Y型梁与倾斜设置的三个所述Y型梁交错分布。

优选的，所述外球设置有开口，所述连杆穿过所述开口，且所述信号调理电路靠近所述开口。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：