施力组件及校准设备的制作方法

本申请涉及机器设备技术领域，更具体而言，涉及一种施力组件及校准设备。

背景技术：

在自动化生产设备、校准设备等需要向受力对象施加压力的场合中，通常通过增加重物等方式对受力对象施加压力，然而，这些方式施加的压力的大小往往是离散的，且不容易控制压力的大小。

技术实现要素：

本申请实施方式提供一种施力组件及校准设备。

本申请实施方式的施力组件用于向被施力物施加压力，所述施力组件包括第一连接件、第二连接件、弹性件及压力传感器；所述第二连接件与所述第一连接件相对设置，所述第一连接件与所述第二连接件之间的间距可调；所述弹性件设置在所述第一连接件与所述第二连接件之间，所述弹性件用于向所述第一连接件及所述第二连接件施加弹力，所述弹力与所述间距相关；所述压力传感器安装在所述第二连接件上，所述压力传感器与所述弹性件分别位于所述第二连接件的相背的两侧，所述压力传感器用于在抵持所述被施力物时，检测所述弹力的大小。

在某些实施方式中，所述施力组件还包括导引件，所述导引件穿设所述弹性件，所述导引件用于导引所述第一连接件与所述第二连接件相对运动的方向。

在某些实施方式中，所述导引件包括内杆及外杆，所述内杆及所述外杆中的一个与所述第一连接件固定连接，另一个与所述第二连接件固定连接，所述外杆形成有容纳腔，所述内杆伸入所述容纳腔内且所述内杆伸入所述容纳腔内的深度可调。

在某些实施方式中，所述弹性件的数量为多个，多个所述弹性件呈等角度间隔分布。

在某些实施方式中，所述弹性件为弹簧，多个所述弹簧的弹性系数相等。

本申请实施方式的校准设备包括基板组件、上述任一实施方式所述的施力组件及驱动组件；所述施力组件安装在所述基板组件上；所述驱动组件安装在所述基板组件上，所述驱动组件用于驱动所述第一连接件相对于所述第二连接件运动，以改变所述间距。

在某些实施方式中，所述基板组件包括第一基板、

第二基板及第三基板；所述第一基板用于设置所述被施力物；所述第二基板与所述第一基板相对固定，所述驱动组件安装在所述第二基板上；所述第三基板可动地设置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述第一连接件安装在所述第三基板上，所述第一连接件位于所述第一基板与所述第三基板之间。

在某些实施方式中，所述基板组件还包括支撑杆，所述第一基板与所述第二基板固定连接在所述支撑杆上，所述第三基板能够沿所述支撑杆滑动。

在某些实施方式中，所述驱动组件包括电机、丝杆及丝杆螺母，所述丝杆与所述丝杆螺母配合，所述丝杆螺母固定安装在所述第三基板上，所述电机能够驱动所述丝杆转动，以带动所述丝杆螺母及所述第三基板移动。

在某些实施方式中，所述施力组件的数量为多个，多个所述施力组件均安装在所述第三基板上，所述第三基板运动以带动多个所述施力组件中的所述第一连接件靠近或远离所述被施力物。

本申请实施方式的施力组件及校准设备中，由于弹性件可向第二连接件施加弹力，弹力可以通过压力传感器施加到被施力物上，且弹力与第一连接件及第二连接件之间的间距相关，通过调节第一连接件与第二连接件之间的间距，可以调节施加到被施力物上的力的大小，并能够通过压力传感器检测出来，施加到被施力物上的力容易被控制。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的施力组件的立体装配示意图；

图2是本申请实施方式的施力组件的立体分解示意图；

图3至图5是本申请实施方式的校准设备的不同使用状态下的立体装配示意图。

主要元件符号说明：

施力组件10、第一连接件11、第一固定孔111、避让孔112、第二连接件12、第二固定孔121、第三固定孔122、弹性件13、压力传感器14、接触端141、导引件15、内杆151、外杆152、容纳腔1521、第一固定件16、第二固定件17、第三固定件18、校准设备100、基板组件20、第一基板21、第二基板22、第三基板23、支撑杆24、驱动组件30、电机31、丝杆32、丝杆螺母33、待校准的压力传感器200。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1及图2，本申请实施方式的施力组件10用于向被施力物施加压力，施力组件10包括第一连接件11、第二连接件12、弹性件13及压力传感器14。第二连接件12与第一连接件11相对设置，第一连接件11与第二连接件12之间的间距可调。弹性件13设置在第一连接件11与第二连接件12之间。弹性件13用于向第一连接件11及第二连接件12施加弹力，弹力与间距相关。压力传感器14安装在第二连接件12上，压力传感器14与弹性件13分别位于第二连接件12的相背的两侧。压力传感器14用于在抵持被施力物时，检测弹力的大小。

本申请实施方式的施力组件10中，由于弹性件13可向第二连接件12施加弹力，弹力可以通过压力传感器14施加到被施力物上，且弹力与第一连接件11及第二连接件12之间的间距相关，通过调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距，可以调节施加到被施力物上的力的大小，并能够通过压力传感器14检测出来，施加到被施力物上的力容易控制。

具体地，请参阅图1及图2，施力组件10可以用于向被施力物施加压力。其中，被施力物可以是待校准的传感器、待加工的工件、待夹持的物体、待推动的物体等，在此不作限制。施力组件10可以用于校准设备100、用于夹持设备、用于推拉设备等设备中，例如可以用在机器人的机械臂末端的执行机构上，以用于向被施力物体施加压力。施力组件10包括第一连接件11、第二连接件12、弹性件13、导引件15及压力传感器14。

请继续参阅图1及图2，第一连接件11可以与外部的驱动结构连接，以使第一连接件11进行移动。第一连接件11整体可以呈平板状，以提供较大的可接触面积，便于与外部的驱动结构进行连接。

第二连接件12与第一连接件11相对设置，具体地，第二连接件12整体也可以呈平板状，第二连接件12与第一连接件11可以大致平行设置。第二连接件12与第一连接件11之间的间距可调，第一连接件11与第二连接件12之间的间距可以指：大致平行的第一连接件11与第二连接件12之间的最近的平面之间的距离。在实际使用中，可以依据需求调整第一连接件11与第二连接件12之间的间距，例如可以通过固定第二连接件12的位置后，移动第一连接件11以调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距；或者可以通过固定第一连接件11的位置后，移动第二连接件12以调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距。

请继续参阅图1及图2，弹性件13设置在第一连接件11与第二连接件12之间。具体地，弹性件13的两端可以分别抵持第一连接件11与第二连接，在一个状态下，弹性件13的两端分别刚好接触到第一连接件11与第二连接件12，弹性件13不对第一连接件11及第二连接件12施加弹力，此时第一连接件11与第二连接件12处在自然间距；在另一个状态下，弹性件13被压缩，弹性件13分别向第一连接件11与第二连接件12施加弹力，此时第一连接件11与第二连接件12处在压缩间距。

弹性件13的状态由第一连接件11与第二连接件12之间的间距决定，当间距为上述自然间距时，弹性件13不对第一连接件11及第二连接件12施加弹力；当间距为上述的压缩间距时，弹性件13分别向第一连接件11及第二连接件12施加弹力，通常压缩间距越小，弹力则越大。具体施加的弹力则与压缩间距相关，例如二者的关系为f＝kx，其中，f为弹力的大小，k为弹性件13的弹性系数，x为自然间距与压缩间距之间的差值，此时弹力的大小与压缩间距的大小成正比，通过调节压缩间距可以调节弹力的大小。当然，采用不同类型的弹性件13，弹力与压缩间距之间可能呈其它的关系，例如弹力的大小与压缩间距的大小的平方成正比、弹力的大小与压缩间距的大小的对数成正比等关系，在此不作限制，而在这些关系中，均可以通过调节压缩间距以调节弹力的大小。

请继续参阅图1及图2，弹性件13的数量可以是一个或者多个。弹性件13的数量是一个时，弹性件13的中心轴可以与第一连接件11、第二连接件12的中心轴重合，以使得弹性件13在发生形变时较稳定。弹性件13的数量为多个时，例如两个、三个、四个、五个、六个等时，多个弹性件13可以呈角度间隔分布，以使多个弹性件13同时发生形变时，施加到第一连接件11及第二连接件12上的弹力分布较均匀，第一连接件11及/或第二连接件12的运动较容易被控制，如本申请的实施例中，弹性件13的数量为三个，相邻的弹性件13之间的夹角大致呈120度；当弹性件13的数量为四个时，相邻的弹性件13之间的夹角大致呈90度。

进一步地，弹性件13的种类可以是螺旋弹簧、板簧、空气簧、拉簧、弹片等，在此不作限制，在本申请实施例中，弹性件13为弹簧，具体为直线型的螺旋弹簧，多个弹簧的弹性系数可以相等，以使得在同样的压缩间距下，多个弹性件13对第一连接件11及第二连接件12施加的弹力大小相等，容易控制多个弹性件13共同施加的弹力的大小。

请继续参阅图1及图2，导引件15设置在第一连接件11与第二连接件12之间。导引件15可以用于导引第一连接件11与第二连接件12相对运动的方向，例如使得第一连接件11与第二连接件12始终保持平行的状态，以便于控制弹性件13的形变方向。导引件15穿设于弹性件13，使得弹性件13的位置被固定，弹性件13固定在第一连接件11与第二连接件12之间，避免弹性件13在发生形变时从第一连接件11与第二连接件12之间脱出。

在本申请实施例中，导引件15包括内杆151及外杆152。内杆151及外杆152中的一个与第一连接件11固定连接，另一个与第二连接件12固定连接。例如如图1及图2所示的例子中，外杆152与第一连接件11固定连接，内杆151与第二连接件12固定连接。具体地，第一连接件11上开设有第一固定孔111，第一固定件16穿过第一固定孔111后与外杆152可拆卸地连接。第二连接件12上开设有第二固定孔121，第二固定件17穿过第二固定孔121后与内杆151可拆卸地连接。外杆152还形成有容纳腔1521，内杆151伸入容纳腔1521内，内杆151可以与容纳腔1521的内壁相互配合，内杆151伸入容纳腔1521内的深度可调，随着第一连接件11与第二连接件12之间的间距被调节，内杆151伸入容纳腔1521的深度也随着发生改变，而在这个过程中，内杆151始终与容纳腔1521的内壁配合，以导引第一连接件11与第二连接件12相对运动的方向。

进一步地，在第一连接件11上与容纳腔1521对准的位置，还可以开设有避让孔112，避让孔112与容纳腔1521相通，当第一连接件11与第二连接件12之间的间距被调整到足够小时，内杆151的一部分可以伸入到避让孔112内，内杆151不会抵到第一连接件11的实体部分，以增大第一连接件11与第二连接件12之间的间距的可调范围。

当然，在其他实施例中，导引件15也可以省略，弹性件13的两端可以分别直接固定在第一连接件11与第二连接件12上，在此不作限制。

请继续参阅图1及图2，压力传感器14安装在第二连接件12上，压力传感器14与弹性件13分别位于第二连接件12的相背的两侧。压力传感器14可以安装在第二连接件12的中间位置，在本申请实施例中，第二连接件12上开设有第三固定孔122，压力传感器14可以穿过第三固定孔122，由第三固定件18将压力传感器14可拆卸地安装在第二连接件12上。

压力传感器14用于在抵持被施力物时，检测弹力的大小。具体地，压力传感器14包括接触端141，接触端141可以用于抵持被施力物并用于向被施力物施加压力。压力传感器14可以采用标定过的标准压力传感器，压力传感器14在向被施力物施加压力的同时，压力传感器14能检测施加的压力的大小，该压力的大小信息可以发送到外部设备中以被用户知悉，而由于接触端141向被施力物施加的压力，实际上与弹性件13施加到第二连接件12的弹力相等，因此，可以通过调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距，以调节弹性件13的弹力的大小，并最终调节施加到被施力物上的压力的大小。

在使用施力组件10时，弹性件13先处于自然状态，可以先将施力组件10整体移动，以使接触端141与被施力物相接触，此时第一连接件11与第二连接件12处在自然间距，弹性件13处于自然状态，施力组件10未向被施力物施加压力。通过外部的驱动结构驱动第一连接件11靠近第二连接件12，使得第一连接件11与第二连接件12处在压缩间距，弹性件13被压缩，弹性件13向第二连接件12施加弹力，该弹力最终传递到压力传感器14上，压力传感器14的接触端141向被施力物施加压力，压力传感器14同步检测施加的压力的大小。如此，通过调节第一连接件11靠近第二连接件12的量，就可以调节压力的大小，便于对压力的进行控制，还可以通过压力传感器14检测的压力参数，判断压力大小是否满足要求。

综上，本申请实施方式的施力组件10中，由于弹性件13可向第二连接件12施加弹力，弹力可以通过压力传感器14施加到被施力物上，且弹力与第一连接件11及第二连接件12之间的间距相关，通过调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距，可以调节施加到被施力物上的力的大小，并能够通过压力传感器14检测出来，施加到被施力物上的力容易控制。

请参阅图2及图3，本申请实施方式还公开一种校准设备100，校准设备100可以利用本申请实施方式的施力组件10对被施力物进行校准，此时被施力物可以是待校准的压力传感器200，例如被施力物可以是机器人上用于检测是否被打击的装甲板。校准设备100包括基板组件20、施力组件10及驱动组件30。

请继续参阅图2及图3，基板组件20可以作为施力组件10、驱动组件30及被施力物的安装载体。具体地，基板组件20包括第一基板21、第二基板22、第三基板23及支撑杆24。

第一基板21可以放置在校准平台上，第一基板21可以用于设置被施力物，第一基板21可以呈平板状，以使第一基板21设置在校准平台上时较平稳，第一基板21上还可以设置固定结构，以将被施力物固定在第一基板21上，避免在校准过程中被施力物发生偏移。

第二基板22可以与第一基板21相对固定设置，第二基板22可以用于安装驱动组件30。第二基板22也可以呈平板状，第二基板22可以与第一基板21平行，第二基板22可以与第一基板21间隔设置，第三基板23及施力组件10均可以设置在第一基板21与第二基板22之间。

支撑杆24可用于支撑第二基板22，具体地，支撑杆24的一端可以与第一基板21固定连接，支撑杆24的另一端可以与第二基板22固定连接。支撑杆24的数量可以是多个，多个支撑杆24分别固定于第一基板21及第二基板22的角部，以使第一基板21与第二基板22较为稳固。

请继续参阅图2及图3，第三基板23可动地设置在第一基板21与第二基板22之间。具体地，第三基板23安装在支撑杆24上，第三基板23可以由支撑杆24穿设，第三基板23可以在支撑杆24的导引作用下沿支撑杆24滑动。第三基板23也可以呈平板状，第三基板23可以与第一基板21、第二基板22均平行。

施力组件10可以安装在第三基板23上，施力组件10安装于第一基板21与第三基板23之间，当第三基板23移动时，施力组件10由第三基板23带动运动。具体地，施力组件10的第一连接件11可拆卸地固定在第三基板23上，第一连接件11位于第一基板21与第三基板23之间，当第三基板23运动时，第一连接件11也发生运动。第三基板23上可以安装一个施力组件10，以控制一个施力组件10对一个被施力物施加压力。第三基板23上也可以同时安装多个施力组件10，第三基板23运动以带动多个施力组件10中的第一连接件11靠近或远离被施力物，以控制多个施力组件10同时对多个被施力物施加压力，或者控制多个施力组件10对同一个被施力物的多个不同位置施加压力。

请继续参阅图2及图3，驱动组件30安装在基板组件20上，驱动组件30用于驱动第一连接件11相对于第二连接件12运动，以改变第一连接件11与第二连接件12之间的间距。具体地，驱动组件30安装在第二基板22上，驱动组件30用于驱动第三基板23沿支撑杆24滑动。驱动组件30包括电机31、丝杆32及丝杆螺母33。

电机31安装第二基板22上，电机31可以安装在第二基板22的与第一基板21相背的一侧上，电机31在电调的驱动下可以正转或反转，且电机31的转速也可以通过电调进行控制。丝杆32可以穿设第二基板22。丝杆32由电机31驱动转动，具体地，丝杆32与电机31的输出轴可以通过转接结构连接，以将电机31的输出轴的动力传递给丝杆32。丝杆螺母33与丝杆32配合，丝杆螺母33固定安装在第三基板23上，当丝杆32转动时，丝杆32带动丝杆螺母33及第三基板23移动。因此，通过控制电机31沿第一方向转动，可以控制第三基板23逐渐靠近第一基板21，即，使得第一连接件11逐渐靠近被施力物；通过控制电机31沿第二方向转动，其中，第二方向与第一方向的方向相反，可以控制第三基板23逐渐远离第一基板21，即，使得第一连接件11逐渐远离被施力物。

下面以被施力物为待校准的压力传感器200为例，对校准设备100的工作方式进行举例说明，其中，该待校准的压力传感器200设于装甲板(图未标注)上，装甲板可以通过待校准的压力传感器200检测外部撞击物的撞击力度。可以先将被待校准的压力传感器200放置在第一基板21上，使得待校准的压力传感器200与压力传感器14的接触端141对准，如图3所示的状态，接触端141未接触待校准的压力传感器200，此时压力传感器14检测到的压力为0，待校准的压力传感器200的读数也为0。控制电机31以第一方向转动以带动丝杆32转动，丝杆32转动带动丝杆螺母33、第三基板23及施力组件10逐渐靠近待校准的压力传感器200，使得接触端141刚好接触到待校准的压力传感器200，第一连接件11与第二连接件12之间的间距为自然间距，如图4所示的状态，此时压力传感器14检测到的压力为0，待校准的压力传感器200的读数也为0。

然后，控制电机31再以第一方向转动以带动丝杆32转动，丝杆32转动带动丝杆螺母33、第三基板23及第一连接件11逐渐靠近待校准的压力传感器200，此时，第二连接件12不动，第一连接件11与第二连接件12之间的间距为压缩间距，如图5所示的状态，弹性件13向第二连接件12施加弹力，接触端141向待校准的压力传感器200施加压力，压力传感器14检测实际施加的压力的大小p1，待校准的压力传感器200受到压力后，读数为p1’。可以理解，如果待校准的压力传感器200的性能符合要求，那么p1’应该等于p1，如果得到的p1’不等于p1，可以调整此时待校准的压力传感器200的读数，使得p1’等于p1，以完成待校准的压力传感器200的单点校准。

然后，还可以再控制电机31沿第一方向转动，以再次减小压缩间距，得到压力传感器14检测到实际施加的压力的大小p2，待校准的压力传感器200受到压力后，读数为p2’。可以理解，如果待校准的压力传感器200的性能符合要求，那么p2’应该等于p2，如果得到的p2’不等于p2，可以调整此时待校准的压力传感器200的读数，使得p2’等于p2，以完成待校准的压力传感器200的线性度的校准。

然后，可以再次控制电机31沿第一方向转动、或者沿第二方向转动，得到压力传感器14检测到实际施加的压力的大小为p3，待校准的压力传感器200的读数为p3’。此时，通过上述的单点校准及线性度校准后，如果待校准的压力传感器200的性能符合要求，那么p3应该大致等于p3’，如果此时p3与p3’的差距较大(例如大于某一阈值)，说明待校准的压力传感器200本身为不良品，需要淘汰，如果此时p3与p3’的差距在合理范围内，说明待校准的压力传感器200符合要求，校准完成。

校准完成后，可以控制电机31沿第二方向转动，使得接触端141离开待校准的压力传感器200，可以将待校准的压力传感器200从第一基板21上卸下。

通过设置多个施力组件10，可以同时对多个待校准的压力传感器200进行校准，或者对同一个待校准的压力传感器200的上的多个待校准的位置进行校准。多个施力组件10之间的检测互不干扰，以实现批量校准，提高校准效率。

综上，本申请实施方式的校准设备100中，由于弹性件13可向第二连接件12施加弹力，弹力可以通过压力传感器14施加到待校准的压力传感器200上，且弹力与第一连接件11及第二连接件12之间的间距相关，通过调节第一连接件11与第二连接件12之间的间距，可以调节施加到待校准的压力传感器200上的力的大小，并能够通过压力传感器14检测出来，施加到待校准的压力传感器200上的力容易控制。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。