一种消除耦合的单向测力装置的制作方法

本发明涉及康复训练机器人技术领域，具体涉及一种消除耦合的单向测力装置。

背景技术：

随着机器人技术的进步和社会医疗需求的提高，康复训练机器人在康复医疗中的应用越来越广泛。在往复运动式的康复训练机器人中，驱动装置与肢体固定装置安装在导轨上，并通过测力装置连接在一起，测量两者之间相互推拉产生的单向力。控制系统根据测量出的力来判断使用者的运动状态和控制驱动装置的运动，以实现不同的训练功能，因此对力的测量精度有较高要求。而由于传感器连接的这两个部分安装在导轨上，如果传感器与它们是刚性连接，导轨自身的形变与装配误差、肢体对装置的压力等因素会导致并非是由运动推拉所产生的其它作用力作用于传感器，这些耦合力对推拉单向作用力的测量带来较大的误差，从而会影响康复机器人的运动控制，以及对使用者的运动状态分析的准确性和康复效果，现有技术存在改进之处。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种消除耦合力的单向测力装置，本装置通过一侧的关节轴承释放了刚性连接情况下沿着三个轴线的扭转约束，消除了由于两连接板之间不同方向扭转所引入的耦合力，提高传感器检测单向力的准确性，从而实现准确的分析使用者的运动状态和康复效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种消除耦合力的单向测力装置，包括第一连接板、第二连接板以及所述第一连接板和第二连接板之间的测力装置，所述测力装置包括有传感器座和安装于所述传感器座内的传感器，所述传感器座包括有两相对设置的固定座和转动座，所述固定座固定连接于所述第二连接板上，所述第一连接板上固定设置有关节轴承座，所述轴承座内设置有关节轴承，所述转动座的中部固定设置有与所述关节轴承配合的连接轴；所述传感器检测所述固定座与转动座之间的单向力。

通过采用上述技术方案，单向测力装置通过一侧的关节轴承释放了刚性连接情况下沿着三个轴线的扭转约束，避免了第一连接板由于晃动、转动以及歪斜而影响传感器对力的检测，消除了由于两连接板之间不同方向扭转所引入的耦合力，提高传感器检测单向力的准确性，从而实现准确的分析使用者的运动状态和康复效果。

本发明进一步设置为：所述传感器座还包括有用于安装所述传感器的安装座，所述安装座包括有两相对设置的安装主体，所述安装主体的两侧延伸有连接片，两所述连接片分别与所述固定座、转动座连接。

通过采用上述技术方案，传感器座中的安装主体与固定座、转动座之间通过四个连接片连接形成一个四连杆机构，该连杆机构在垂直整个装置滑动方向，即沿传感器测力方向，具有很大刚性，从而减小沿这个方向的作用力对传感器的作用，减小垂直推拉方向的耦合力。

本发明进一步设置为：所述连接片的两端均设置有弹性薄壁。

通过采用上述技术方案，弹性薄壁能够进一步消除安装主体与固定座、转动座之间的耦合力，进一步提高传感器测量的准确性。

本发明进一步设置为：所述弹性薄壁具有用于形变的缺口。

通过采用上述技术方案，具有缺口的弹性薄壁能够使连接片在形变过程中具有一定的形变空间，延长传感器座的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述连接片相对所述安装主体倾斜设置。

通过采用上述技术方案，倾斜设置的连接片能够提高消除耦合力的效果，提高传感器对第一连接板所受拉力的检测。

本发明进一步设置为：所述固定座的两侧分别设置有与所述第二连接板螺纹连接的第一螺栓，两所述第一螺栓之间设置有两根穿射所述固定座及第二连接板的定位销。

通过采用上述技术方案，固定座通过第一螺栓螺纹连接于第二连接板上，方便使用者拆装传感器座，固定座通过两根定位销进一步的固定，放置固定座在第二连接板上发生转动、滑动，进一步提高传感器的测量精度。

本发明进一步设置为：所述安装主体的中部螺纹连接有第二螺栓，所述第二螺栓的端部与所述传感器固定连接。

通过采用上述技术方案，传感器通过第二螺栓与安装主体固定，第二螺栓一方面便于传感器初始调零，另一方面便于传感器的更换。

本发明进一步设置为：所述传感器为s型或双剪切梁或柱形结构。

通过采用上述技术方案，传感器可以为多种形状结构，仅需实现测量两安装主体之间的单轴力即可。

综上所述，本发明具有以下效果：

1、本装置通过一侧的关节轴承释放了刚性连接情况下沿着三个轴线的扭转约束，消除了由于两连接板之间不同方向扭转所引入的耦合力；

2、传感器座中的安装主体与固定座、转动座之间通过四个弹性薄壁连接，形成一个四连杆机构，该连杆机构在垂直整个装置滑动方向，即沿传感器测力方向，具有很大刚性，从而减小沿这个方向的作用力对传感器的作用，减小垂直推拉方向的耦合力；

3、本发明中的测力装置结构简单，安装方便，能够有效消除耦合力，实现对推拉单向作用力的准确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为单向测力装置受力时的示意图；

图2为单向测力装置的整体结构示意图。

图中：1、第一连接板；2、第二连接板；3、传感器座；31、转动座；32、固定座；33、安装主体；34、连接片；341、弹性薄片；342、缺口；4、传感器；5、关节轴承座；6、关节轴承；7、连接轴；8、第三螺栓；9、定位销；10、第一螺栓；11、第二螺栓；12、螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种消除耦合力的单向测力装置，包括第一连接板1、第二连接板2以及所述第一连接板1和第二连接板2之间的测力装置，其特征在于，所述测力装置包括有传感器座3和安装于所述传感器座3内的传感器4，所述传感器座3包括有两相对设置的固定座32和转动座31，所述固定座32固定连接于所述第二连接板2上，所述第一连接板1上固定设置有关节轴承6座5，所述轴承座内设置有关节轴承6，所述转动座31的中部固定设置有与所述关节轴承6配合的连接轴7；所述传感器4检测所述固定座32与转动座31之间的单向力。

进一步的，所述传感器座3还包括有用于安装所述传感器4的安装座，所述安装座包括有两相对设置的安装主体33，所述安装主体33的两侧延伸有连接片34，两所述连接片34分别与所述固定座32、转动座31连接。

进一步的，所述连接片34的两端均设置有弹性薄壁。

进一步的，所述弹性薄壁具有用于形变的缺口342，在实际使用过程中，本方案中的缺口342可以是单向或双向开设圆弧型缺口。

进一步的，所述连接片34相对所述安装主体33倾斜设置，在实际使用过程中连接片34与安装主体33之间的夹角在30～55°之间。

进一步的，所述固定座32的两侧分别设置有与所述第二连接板2螺纹连接的第一螺栓10，两所述第一螺栓10之间设置有两根穿射所述固定座32及第二连接板2的定位销9。

进一步的，所述安装主体33的中部螺纹连接有第二螺栓11，所述第二螺栓11的端部与所述传感器4固定连接。

进一步的，所述传感器4为s型或双剪切梁或柱形结构。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。