基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其包括：基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器、第三压力检测模块、第四压力检测模块、总体固定外壳、总体上部固定板和下部轨道滑块；所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器包括：第一压力检测模块、第二压力检测模块、下部固定板和上部固定板；本发明专利技术能够动态持续地检测人体足底所受正压力(负z轴)以及人体向后行走的力(负y轴)以及人体行走时向左右的偏移力(x轴)，得到的数据可以为人体健康情况进行评估，可广泛应用在医学以及生物领域，同时，本发明专利技术也为传感器的设计提供了新的思路。提供了新的思路。提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器


[0001]本专利技术涉及一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，属于传感器


技术介绍

[0002]多维力传感器是一种可以同时检测两个方向及以上力或力矩信息的测力传感器，广泛应用于机器人、工业制造、医疗卫生以及生物工程等领域。现阶段的二维乃至多维力传感器主要分为电阻应变式、压电式、电容式力传感器，其结构简单、灵敏且精度较高。传感器的构造是在一定形状的弹性元件上粘贴或用其他方法安装应变敏感元件，通过应变敏感元件的变形实现力/力矩的检测。
[0003]但是就现有的技术而言，在人体足态的力检测领域，大多是通过对足底的不同位置的单维压力检测，而单点多维力检测并不存在。同时现在的多维力传感器力的解耦方法往往是通过将应变片组成桥路进行部偿以及解耦，在机械结构上并不具备实现负z轴压力、负x轴压力以及正负y轴的解耦能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其解决了上述技术问题中的至少一个。
[0005]本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其包括：基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器、第三压力检测模块、第四压力检测模块、总体固定外壳、总体上部固定板和下部轨道滑块；
[0006]所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器包括：第一压力检测模块、第二压力检测模块、下部固定板和上部固定板；
[0007]所述第一压力检测模块和第二压力检测模块的结构相同，所述第一压力检测模块用于检测人体行走时向后的力，所述第二压力检测模块用于检测人体行走时向下的力；
[0008]所述第二压力检测模块包括：永磁体、上部移动元件、中部弹簧和下部固定元件和霍尔元件；
[0009]所述上部移动元件呈圆筒状，在所述上部移动元件的下端形成有上法兰部，所述上法兰部形成为正方形，所述正方形的上法兰部的四个角部均形成有一个通孔，所述上法兰部的四个侧壁均形成有T型滑槽，所述T型滑槽的延伸方向为所述上部移动元件的轴向；所述上部移动元件的下端设置有圆柱部，在所述圆柱部的周边形成有环形槽；
[0010]所述中部弹簧的上端设置于所述环形槽内，并且使得所述圆柱部插入于所述中部弹簧的上端；
[0011]所述下部固定元件包括正方形的基部以及设置于所述基部上的圆筒部，其中，所述圆筒部的内径与所述中部弹簧的外径相同，并使得所述中部弹簧的下端设置于所述圆筒部；所述下部固定元件的圆筒部的侧壁形成有开口；所述下部固定元件的基部的下表面形
成一个T型凸起；
[0012]所述霍尔元件设置于所述基部的上表面，并位于所述圆筒部内，所述永磁体设置于所述上部移动元件的中心孔内；
[0013]所述基部的四个角部形成有四个螺纹孔，螺钉穿过所述上部移动元件的通孔，拧入所述基部的螺纹孔内，以通过所述螺钉限制所述上部移动元件沿远离所述基部的方向的运动位置，并使得上部移动元件能够产生接近所述基部的方向的运动；
[0014]所述下部固定板上开设有T型滑槽，所述第二压力检测模块的下部固定元件的T型滑块可滑动地设置于所述T型滑槽内，并且当向第二压力检测模块施加的力中存在沿下部固定板上的T形滑槽的方向的分力时，会使得所述第二压力检测模块在所述下部固定板滑动；所述上部固定板上形成有长条形孔，所述长条形孔的长度方向与所述下部固定板的T形滑槽的长度方向平行，当所述第二压力检测模块可滑动地设置于所述下部固定板时，所述第二压力检测模块的上部移动元件部分穿过所述上部固定板的长条形孔，位于所述上部固定板的上方，所述第二压力检测模块的上部移动元件的直径与所述长条形孔的宽度方向相同；所述长条形孔的长度大于所述上部移动元件的直径；
[0015]所述上部固定板和下部固定板之间设置有前侧固定板、后侧固定板、左侧固定板和右侧固定板，并通过前侧固定板、后侧固定板、左侧固定板和右侧固定板围合成一个内部区域；
[0016]所述第一压力检测模块设置于所述上部固定板和下部固定板之间，所述第一压力检测模块的上部移动元件的轴向方向与所述长条形孔的长度方向平行；所述第一压力检测模块的上部移动元件的一端与所述左侧固定板紧密接触或者固定于所述左侧固定板；所述第一压力检测模块的下部固定元件的T型凸起可滑动地设置于所述第二压力检测模块的上部移动元件的T型滑槽和/或下部固定元件的T型滑槽内；
[0017]所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器的下部固定板的下方固定有下部轨道滑块；所述总体固定外壳为上端开口的箱体状，在所述总体固定外壳的底壁形成有矩形导向孔，当所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器设置于所述总体固定外壳内时，所述下部轨道滑块沿所述矩形导向孔滑动，其中，所述矩形导向孔的长度方向为垂直于第一压力检测模块的上部移动元件的轴线方向和第二压力检测模块的上部移动元件的轴线方向；
[0018]所述第三压力检测模块的上部移动元件的轴向与所述第四压力检测模块的上部移动元件的轴向均与所述下部轨道滑块的运动方向平行，所述第三压力检测模块的上部移动元件与所述总体固定外壳的一个侧壁接触，所述第四压力检测模块的上部移动元件与所述总体固定外壳的另一个侧壁接触，并使得所述第三压力检测模块和第四压力检测模块分别位于所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器的前侧和后侧；
[0019]所述总体上部固定板固定于所述总体固定外壳的上端，并覆盖所述总体固定外壳的上端开口；其中，所述总体上部固定板上开设有圆形孔，并且所述圆形孔的直径大于所述第二压力检测模块的上部移动元件的直径。
[0020]可选的，所述第二压力检测模块的所述上法兰部的T型滑槽的延伸方向为竖直方向。
[0021]可选的，所述环形槽的外径与所述中部弹簧的外径相同，所述圆柱部的内径与所
述中部弹簧的内径相同，并使得所述中部弹簧卡在所述上部移动元件的下侧。
[0022]可选的，所述永磁体的外径与所述上部移动元件的中心孔的内径相同，所述永磁体的中心轴线与所述上部移动元件的中心孔的中心轴线重合。
[0023]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，能够同时检测出足底耦合力中的负z轴压力,负y轴压力以及正负x轴压力，即对耦合力进行结构解耦；同时运用的模块化设计思想，本专利技术的传感器存在两个检测模块，且为相同模块，可以进行替换，大大增加的传感器的可靠性以及通用性；应用在生物以及医学领域，可大大增加传感器输出数据的正确性以及稳定性，可以对人体足态信息进行充分的检测，大大促进了信息传递的稳定性以及简易性。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器立体结构示意图。
[0025]图2是本专利技术的一种基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器立体结构示意图。
[0026]图3是本专利技术的一种基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器模块立体结构图。
[0027]图4是本专利技术的一种基于霍尔元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其特征在于，包括：基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器、第三压力检测模块、第四压力检测模块、总体固定外壳、总体上部固定板和下部轨道滑块；所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器包括：第一压力检测模块、第二压力检测模块、下部固定板和上部固定板；所述第一压力检测模块和第二压力检测模块的结构相同，所述第一压力检测模块用于检测人体行走时向后的力，所述第二压力检测模块用于检测人体行走时向下的力；所述第二压力检测模块包括：永磁体、上部移动元件、中部弹簧和下部固定元件和霍尔元件；所述上部移动元件呈圆筒状，在所述上部移动元件的下端形成有上法兰部，所述上法兰部形成为正方形，所述正方形的上法兰部的四个角部均形成有一个通孔，所述上法兰部的四个侧壁均形成有T型滑槽，所述T型滑槽的延伸方向为所述上部移动元件的轴向；所述上部移动元件的下端设置有圆柱部，在所述圆柱部的周边形成有环形槽；所述中部弹簧的上端设置于所述环形槽内，并且使得所述圆柱部插入于所述中部弹簧的上端；所述下部固定元件包括正方形的基部以及设置于所述基部上的圆筒部，其中，所述圆筒部的内径与所述中部弹簧的外径相同，并使得所述中部弹簧的下端设置于所述圆筒部；所述下部固定元件的圆筒部的侧壁形成有开口；所述下部固定元件的基部的下表面形成一个T型凸起；所述霍尔元件设置于所述基部的上表面，并位于所述圆筒部内，所述永磁体设置于所述上部移动元件的中心孔内；所述基部的四个角部形成有四个螺纹孔，螺钉穿过所述上部移动元件的通孔，拧入所述基部的螺纹孔内，以通过所述螺钉限制所述上部移动元件沿远离所述基部的方向的运动位置，并使得上部移动元件能够产生接近所述基部的方向的运动；所述下部固定板上开设有T型滑槽，所述第二压力检测模块的下部固定元件的T型滑块可滑动地设置于所述T型滑槽内，并且当向第二压力检测模块施加的力中存在沿下部固定板上的T形滑槽的方向的分力时，会使得所述第二压力检测模块在所述下部固定板滑动；所述上部固定板上形成有长条形孔，所述长条形孔的长度方向与所述下部固定板的T形滑槽的长度方向平行，当所述第二压力检测模块可滑动地设置于所述下部固定板时，所述第二压力检测模块的上部移动元件部分穿过所述上部固定板的长条形孔，位于所述上部固定板的上方，所述第二压力检测模块的上部移动元件的直径与所述长条形孔的宽度方向相同；所述长条形孔的长度大于所述上部移动元件的直径；所述上部固...

【专利技术属性】
技术研发人员：任立敏，王宽宽，王新宇，谭益松，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：