[发明专利]一种自带姿态传感的永磁球关节及其测量方法

摘要

一种自带姿态传感的永磁球关节及其测量方法，所述永磁球关节包括永磁体一、永磁体二、转轴、球壳、上底座、下底座及霍尔传感器；永磁体一封装于球壳内，永磁体二固设于下底座上，霍尔传感器设置于永磁体二上；下底座上设置开口朝上的凹槽，球壳一端嵌装于下底座的凹槽内，球壳的另一端伸出上底座与一转轴固定连接，转轴带动球壳相对上底座、永磁体二及下底座转动。本发明实现转轴的多自由度转动，上下永磁体的极化方向相反，排斥力抵消掉转轴的一部分重力，减小转轴对轴承接触部位的正压力进而减小摩擦，降低磨损、延长轴承寿命、减小振动和噪声；磁流变液起到良好的润滑作用，减小摩擦；通过霍尔传感器检测及映射关系，方便快捷地获得转轴位置。

主权项

一种永磁球关节的测量方法，应用于自带姿态传感的永磁球关节中，所述永磁球关节包括永磁体一(2)、永磁体二(7)、转轴(8)、球壳(1)、上底座(3)、下底座(4)及霍尔传感器(6)；所述永磁体一(2)封装于球壳(1)内，永磁体二(7)固设于下底座(4)上，霍尔传感器(6)设置于永磁体二(7)上；所述下底座(4)上设置开口朝上的凹槽，球壳(1)一端嵌装于下底座(4)的凹槽内，球壳(1)的另一端伸出上底座(3)与一转轴(8)固定连接，转轴(8)带动球壳(1)相对上底座(3)、永磁体二(7)及下底座(4)转动；其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：步骤1.设置转轴的姿态用欧拉角(α,β)表示，转轴带动球壳转动的运动范围是‑α0≤α≤α0、‑β0≤β≤β0。步骤2.设置永磁体一在霍尔传感器处产生的磁感应强度记为Bp1，永磁体二在霍尔传感器处产生的磁感应强度记为Bp2，霍尔传感器测量到的磁感应强度为B；步骤3.霍尔传感器测量获得当前磁感应强度B；步骤4.根据磁感应强度矢量叠加定律，磁感应强度B的计算公式为B＝Bp1+Bp2，因永磁体二的位置保持不变，磁感应强度Bp2为固定值；步骤5，计算获得永磁体一在霍尔传感器处产生的磁感应强度为Bp1，根据Bp1获得永磁体一当前的姿态(α,β)及转轴位置。