六维力传感器测试标定工装制造技术

本实用新型专利技术提供一种六维力传感器测试标定工装，包括动力机构、载具及加载机构，其中：载具具有对位基准，对位基准允许传感器以不同位态对心安装于载具；加载机构包括加载件和拉拽件，加载件用于连接传感器，拉拽件连接动力机构与加载件；载具与动力机构能够相对活动，以允许对位基准与拉拽件之间的夹角改变，加载件包括多个加载部，以允许拉拽件从中选择性连接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
六维力传感器测试标定工装


[0001]本技术涉及传感器测试
，尤其涉及一种六维力传感器测试标定工装。

技术介绍

[0002]力传感器作为一种能够精确灵敏感应外部载荷作用的器件，如今被广泛应用于手术机器人，例如手术机器人碰撞人体时的力监测、进行手术操作时人体反作用于手术机器人的力反馈以及手术机器人动作姿态控制等场合。为保证手术操作安全、减少损伤人体的程度、提高手术成功率，需要对力传感器进行使用前的性能测试及空间六自由度标定。
[0003]由于传感器标定涉及到多个自由度，现有的传感器标定装置结构复杂，需要设置多个用于产生试验载荷的动力源以满足对传感器施加多个自由度测试力/力矩的需要，而且通常只能向传感器输入静态激励或阶跃激励，载荷大小无法调节或者可调节范围较小。因此，当前的传感器标定装置存在成本高昂、测试不便、测试标定不充分的缺陷。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供一种六维力传感器测试标定工装，其包括动力机构、载具及加载机构，其中：
[0005]动力机构能够产生可变化的试验载荷，载具具有对位基准，对位基准允许传感器以不同位态对心安装于载具；加载机构包括加载件和拉拽件，加载件用于连接传感器，拉拽件连接动力机构与加载件；
[0006]载具与动力机构能够相对活动，以允许对位基准与拉拽件之间的夹角改变，拉拽件由此能够沿平行于对位基准或垂直于对位基准的方向牵引连接加载件；加载件包括多个加载部，以允许拉拽件从中选择性连接。
[0007]在其中一个实施方式中，加载件包括相互独立的力加载部及力矩加载部，加载件连接传感器时，力加载部与对位基准对心设置，力矩加载部与对位基准偏距设置；拉拽件包括牵引端，牵引端与力加载部或力矩加载部均可拆卸连接，其中：
[0008]牵引端连接力加载部时，加载件借由载具相对动力机构活动，以及传感器以对位基准为中心改变位态，改变加载件的力加载方向；
[0009]牵引端连接力矩加载部时，加载件借由载具相对动力机构活动，以及牵引端在对位基准外的不同位置连接力矩加载部，改变加载件的力矩加载方向。
[0010]如此设置，六维力传感器测试标定工装集成了如下功能要求：传感器在载具上的安装位态可调、对位基准相对于动力机构的位置/角度关系可调、牵引端连接力加载部时的牵引方向可调、牵引端连接力矩加载部时的连接位置与牵引方向可调，因此可以对传感器进行六自由度力/力矩加载和测试，整个测试过程只需一台用于产生试验载荷的动力机构。
[0011]在其中一个实施方式中，加载件包括相互垂直的主体部与凸部，力加载部与力矩加载部分别设于主体部与凸部；加载件通过主体部连接传感器时，主体部经过对位基准且
二者同向延伸，凸部向外垂直伸出对位基准；牵引端与凸部的连接位置包括第一力矩加载位及第二力矩加载位，第一力矩加载位到对位基准的连线，和第二力矩加载位到对位基准的连线形成直角。
[0012]可选地，凸部包括第一凸部与第二凸部，主体部、第一凸部及第二凸部两两垂直，力加载部设于主体部，力矩加载部的数量为两个且分别设于第一凸部与第二凸部；加载件通过主体部连接传感器时，第一凸部与第二凸部均向外垂直伸出于对位基准，牵引端在第一力矩加载位连接第一凸部的力矩加载部，并且在第二力矩加载位连接第二凸部的力矩加载部。
[0013]如此设置，牵引端通过先后连接不同的力矩加载部来实现牵引端连接力矩加载部的连接位置可调，因此在整个测试过程中无需拆解加载件与传感器。
[0014]在其中一个实施方式中，加载件包括相互垂直的主体部与凸部，力加载部与力矩加载部分别设于主体部与凸部；加载件能够通过主体部以不同的位态连接于传感器，以使凸部分别以不同方向垂直伸出于对位基准。
[0015]如此设置，加载件通过先后以不同位态连接传感器来实现牵引端连接力矩加载部的连接位置可调，因此，在进行力矩测试标定期间，无需拆解拉拽件与加载件，只需带动加载件与牵引端同步以对位基准为中心转动预设角度，改变凸部/力矩加载部沿对位基准的延伸方向投影于载具的投影位置即可。
[0016]在其中一个实施方式中，载具包括用于设置传感器的承接面及多个共圆设于承接面的对位部，载具通过设于对位部的紧固件可拆卸地固接传感器；对位基准为经过多个对位部所在公共圆圆心的直线，且对位基准沿承接面的法向延伸。
[0017]如此设置，传感器通过先后与不同的对位部对位适配，使得传感器仅需以对位基准为中心转过预设角度即可从一种安装位态切换为另一种安装位态，无论切换前后，传感器均与载具对心安装。在进行力加载测试标定时，拉拽件作用于加载件的牵引力作用点均落在对位基准上，不会引入干扰力矩。
[0018]在其中一个实施方式中，拉拽件包括牵引绳，牵引绳包括受力端及牵引端，受力端随动连接于动力机构的输出部，牵引端可拆卸连接于加载件；六维力传感器测试标定工装还包括第一载荷校正件，第一载荷校正件抵接牵引绳位于受力端和牵引端之间的部分，能够带动牵引绳相对受力端与牵引端的连线活动。
[0019]如此设置，第一载荷校正件通过抵接牵引绳改变牵引绳相对于载具的位态，能够有针对性地调整牵引绳作用于加载件的载荷方向，以确保传感器实际所受载荷方向与当下测试项目所需的载荷方向一致，避免引入非测试项目的载荷，进而可以提高测试结果的精确度和可信度。
[0020]在其中一个实施方式中，六维力传感器测试标定工装还包括台架，载具与动力机构中的一者固定于台架，另一者相对台架可转动设置；第一载荷校正件包括用于抵接牵引绳的校正抵接部，校正抵接部能够相对台架活动并改变牵引绳的抵接弯曲部位，以使抵接弯曲部位与牵引端之间的牵引绳平行于台架。
[0021]如此设置，抵接弯曲部位与牵引端之间的牵引绳能够沿平行于对位基准的方向牵引加载件，或者沿垂直于对位基准的方向牵引加载件，具体情况取决于载具与动力机构之间的角度位置关系，这样就可以确保动力机构所产生的驱动力能充分用于当前测试项目，
避免引入非测试项目的外力。
[0022]在其中一个实施方式中，六维力传感器测试标定工装还包括：第二载荷校正件，用于承载连接动力机构或载具；台架，与第二载荷校正件滑移适配，并允许第二载荷校正件带动载具与动力机构中的一者相对于另一者滑移。
[0023]在其中一个实施方式中，拉拽件包括牵引绳，牵引绳包括连接加载件的牵引端，动力机构固定于台架，载具相对台架可转动设置；六维力传感器测试标定工装还包括安装于台架的第一载荷校正件，第一载荷校正件包括用以张紧抵接牵引绳的校正抵接部，校正抵接部能够相对台架活动以改变牵引绳的抵接弯曲部位；校正抵接部与第二载荷校正件能够协同配合活动，以使抵接弯曲部位与牵引端之间的牵引绳牵引加载件的方向平行或垂直于所述对位基准。
[0024]如此设置，可以有针对性地调整拉拽件相对于载具和加载件的位态，由此可以有针对性地调整拉拽件直接作用于加载件和间接作用于传感器的载荷方向，根据当前测试需要使牵引绳沿平行于对位基准或垂直于对位基准的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六维力传感器测试标定工装，其特征在于，包括：动力机构(10)；载具(20)，具有对位基准，所述对位基准用于允许传感器(200)以不同位态对心安装于所述载具(20)；加载机构(30)，包括加载件(32)和拉拽件(31)，所述加载件(32)用于连接传感器(200)，所述拉拽件(31)连接所述动力机构(10)与所述加载件(32)；所述载具(20)与所述动力机构(10)能够相对活动，以允许所述对位基准与所述拉拽件(31)之间的夹角改变，所述加载件(32)包括多个加载部，以允许所述拉拽件(31)从中选择性连接。2.根据权利要求1所述的六维力传感器测试标定工装，其特征在于，所述加载件(32)包括相互独立的力加载部及力矩加载部，所述加载件(32)连接传感器(200)时，所述力加载部与所述对位基准对心设置，所述力矩加载部与所述对位基准偏距设置；所述拉拽件(31)包括牵引端，所述牵引端与所述力加载部或所述力矩加载部均可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的六维力传感器测试标定工装，其特征在于，所述加载件(32)包括相互垂直的主体部(321)与凸部，所述力加载部与所述力矩加载部分别设于所述主体部(321)与所述凸部；所述加载件(32)通过所述主体部(321)连接传感器(200)时，所述主体部(321)经过所述对位基准且二者同向延伸，所述凸部向外垂直伸出所述对位基准；所述牵引端与所述凸部的连接位置包括第一力矩加载位及第二力矩加载位，所述第一力矩加载位到所述对位基准的连线，和所述第二力矩加载位到所述对位基准连线的形成直角。4.根据权利要求1所述的六维力传感器测试标定工装，其特征在于，所述载具(20)包括用于设置传感器(200)的承接面(21)及多个共圆设于所述承接面(21)的对位部(211)，所述载具(20)通过设于所述对位部(211)的紧固件可拆卸地固接所述传感器(200)；所述对位基准为经过多个所述对位部(211)所在公共圆圆心的直线，且所述对位基准沿所述承接面(21)的法向延伸。5.根据权利要求1所述的六维力传感器测试标定工装，其特征在于，所述拉拽件(31)包括牵引绳，所述牵引绳包括受力端(311)及牵引端(312)，所述受力端(311)随动连接于所述动力机构(10)的输出部(12)，所述牵引端(312)可拆卸连接于所述加载件(32)；所述六维力传感器测试标定工装还包括第一载荷校正件(40)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟鑫，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：