本發(fā)明涉及傳感器標定，尤其涉及一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置。

背景技術：

1、在工業(yè)機器人領域，多維力傳感器是一種直接測量工業(yè)機器人在動態(tài)條件下受力情況的有效工具，能夠?qū)崟r輸出工業(yè)機器人與目標對象之間相互作用的多維力或力矩，可用于精密裝配、物料搬運、焊接、打磨等工藝操作。通常，多維力傳感器在使用前需要進行加載標定實驗，以確定傳感器的輸入輸出關系，因此加載標定裝置在傳感器標定過程中十分重要。

2、目前，對多維力傳感器的標定，采用的是沿被檢多維力傳感器的x軸、y軸和z軸先后施加加載力或加載力矩，以獲得標定數(shù)據(jù)，對被檢多維力傳感器校準。例如中國專利申請?zhí)朿n202410117443.2公開了一種多維力傳感器標定臺，多維力傳感器標定臺包括基座、載荷框架、載荷適配器、x向力加載執(zhí)行器、y向力加載執(zhí)行器，x向曲面頭加載適配器和y向曲面頭加載適配器，x向力加載執(zhí)行器上緊固連接有x向標準力傳感器，x向標準力傳感器上緊固連接有x向曲面頭加載適配器，y向力加載執(zhí)行器上緊固連接有y向標準力傳感器，y向標準力傳感器上緊固連接有y向曲面頭加載適配器，x向力加載執(zhí)行器緊固連接在載荷框架上，加載時x向曲面頭加載適配器的曲面頭頂在載荷適配器的側(cè)面，加載方向垂直指向載荷適配器的側(cè)面，y向力加載執(zhí)行器緊固連接在載荷框架上，加載時y向曲面頭加載適配器的曲面頭頂在載荷適配器的側(cè)面，加載方向垂直指向載荷適配器的側(cè)面。

3、但是，工業(yè)機器人末端通常是沿著某一運動路徑不斷地重復運動，在此種工況下，多維力傳感器僅受到某一到兩個耦合力的作用，在校核過程中，企業(yè)更加關注的是上述耦合力的準確性。而采用沿著被檢多維力傳感器x軸、y軸和z軸方向分別施加力與力矩進行校準的方式，無法針對工業(yè)機器人實際操作中所受到的力與力矩進行校準。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，可以從多方向?qū)Ρ粰z多維力傳感器進行耦合校準，更好的對工業(yè)機器人實際操作中所受到的力與力矩進行針對性的校準。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，包括有用于安裝被檢多維力傳感器的工作臺面，所述裝置還包括有頂板和用于驅(qū)動頂板上下移動的升降機構，所述升降機構連接在工作臺面的頂部，所述頂板轉(zhuǎn)動連接有圓周機構，所述圓周機構的回轉(zhuǎn)中心與被檢多維力傳感器的回轉(zhuǎn)中心重合，所述圓周機構朝向被檢多維力傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)臺設置在圓周機構的外端，所述轉(zhuǎn)臺連接有標準多維力傳感器；

4、所述標準多維力傳感器連接有第一受力機構，所述被檢多維力傳感器連接有第二受力機構，兩個所述受力機構共同活動連接有加載機構，所述加載機構施加的加載力作用在第一受力機構和第二受力機構上，且所述第一受力機構的受力點到標準多維力傳感器的距離與第二受力機構的受力點到被檢多維力傳感器的距離相等。

5、進一步的，所述加載機構包括有殼體、鋼絲繩、設置在殼體內(nèi)部的梯形塊和設置在殼體上方的支架，所述梯形塊具有兩個斜面，兩個所述斜面分別朝向兩個受力機構，每個斜面分別滑動連接有加載桿，所述殼體的左右兩側(cè)壁分別開設有通孔，所述加載桿的一端穿過通孔延伸到殼體外側(cè)，并與所述受力機構抵接；

6、所述殼體內(nèi)部設置有第一導柱，所述第一導柱的軸線方向與殼體的高度方向相重合，所述梯形塊與第一導柱滑動連接；

7、所述殼體頂部固定連接有第二導柱，所述第二導柱與支架滑動連接，所述支架的轉(zhuǎn)動連接有第一滑輪，兩個所述加載桿對稱設置在第一滑輪中心線的左右兩側(cè)，所述加載桿靠近梯形塊的一端設置有安裝槽，所述加載桿沿自身軸線方向開設有貫穿加載桿的貫通孔，所述貫通孔與安裝槽連通，且所述安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動連接有第二滑輪，第二滑輪的下沿與貫通孔的中心線相切，所述鋼絲繩繞設在第一滑輪和第二滑輪上，且所述鋼絲繩的端部穿過貫通孔后，與受力機構固定連接；

8、所述加載機構還包括有用于驅(qū)動梯形塊和支架同時靠近或遠離的第一驅(qū)動組件；在所述梯形塊和支架同時靠近時，所述加載桿對受力機構施加推力，在所述梯形塊和支架同時遠離時，所述鋼絲繩對受力機構施加拉力。

9、進一步的，所述第一驅(qū)動組件包括有與殼體轉(zhuǎn)動連接的絲桿，所述絲桿的上端延伸到殼體的上方，所述殼體的外壁設置有第一螺紋和第二螺紋，所述第一螺紋和第二螺紋的旋向相反，所述第一螺紋設置在絲桿的上部，且所述第一螺紋與支架螺旋連接，所述第二螺紋設置在絲桿的中部，所述第二螺紋與梯形塊螺旋連接，所述絲桿的下端延伸到殼體的下方，所述殼體的外壁設置有驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機通過傳動組件與絲桿的下端連接。

10、進一步的，所述加載桿的外壁設置有軸肩，所述軸肩位于殼體的內(nèi)部，所述加載桿的外壁套設有彈簧，所述彈簧的一端與軸肩連接，所述彈簧的另一端與殼體的內(nèi)壁連接。

11、進一步的，所述第一受力機構包括有第一受力桿，所述第一受力桿的下端部轉(zhuǎn)動連接有第一受力球，第一受力球的回轉(zhuǎn)中心與第一受力桿的軸線相垂直，所述加載機構的一端與第一受力球連接；

12、所述第二受力組件包括有第二受力桿，所述第二受力桿的端部轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)頭，所述轉(zhuǎn)頭的回轉(zhuǎn)中心與第二受力桿的軸線重合，所述轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動連接有第二受力球，所述第二受力球的回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)頭的回轉(zhuǎn)中心相垂直，所述加載機構的另一端與第二受力球連接。

13、進一步的，所述升降機構包括有與工作臺面轉(zhuǎn)動連接的絲桿立柱，所述絲桿立柱的上端部具有螺紋段，所述頂板與螺紋段螺旋連接，所述工作臺面內(nèi)部設置有第二驅(qū)動組件，所述絲桿立柱的下端延伸到工作臺面內(nèi)部并與第二驅(qū)動組件連接。

14、進一步的，所述絲桿立柱設置有四根，四根所述絲桿立柱分別設置在工作臺面的四個角部。

15、進一步的，所述圓周機構包括有回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在頂板的中心位置，所述回轉(zhuǎn)軸外壁連接有擺臂，所述擺臂遠離回轉(zhuǎn)軸的一側(cè)具有安裝部，所述轉(zhuǎn)臺安裝在安裝部的底部。

16、進一步的，所述頂板底部開設有呈環(huán)形的第一導向槽，所述第一導向槽的中心與回轉(zhuǎn)軸的中心重合，所述安裝部的頂部具有第一導向部，所述第一導向部滑動連接在第一導向槽內(nèi)。

17、進一步的，所述圓周機構連接有垂直限位板，所述垂直限位板開設有第二導向槽，所述第二導向槽向豎直方向延伸，所述加載機構與第二導向槽滑動連接。

18、本發(fā)明的優(yōu)點在于：當頂板上下移動時，加載機構將不再保持水平狀態(tài)，對受力桿施加的加載力也存在一定的傾斜角度，如此一來，能夠從多個方向?qū)Ρ粰z多維力傳感器進行耦合校準，并且能夠展現(xiàn)和模擬出最貼近真實承載狀態(tài)。此外，該裝置可將圓周機構的圓周運動與頂板的升降運動相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)絕大多數(shù)方向施加相同力值大小的加載力，進而更好地實現(xiàn)對工業(yè)機器人實際操作中所受的力與力矩進行精準校準的目標。

技術特征：

1.一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，包括有用于安裝被檢多維力傳感器的工作臺面，其特征在于：所述裝置還包括有頂板和用于驅(qū)動頂板上下移動的升降機構，所述升降機構連接在工作臺面的頂部，所述頂板轉(zhuǎn)動連接有圓周機構，所述圓周機構的回轉(zhuǎn)中心與被檢多維力傳感器的回轉(zhuǎn)中心重合，所述圓周機構朝向被檢多維力傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)臺設置在圓周機構的外端，所述轉(zhuǎn)臺連接有標準多維力傳感器；

2.如權利要求1所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述加載機構包括有殼體、鋼絲繩、設置在殼體內(nèi)部的梯形塊和設置在殼體上方的支架，所述梯形塊具有兩個斜面，兩個所述斜面分別朝向兩個受力機構，每個斜面分別滑動連接有加載桿，所述殼體的左右兩側(cè)壁分別開設有通孔，所述加載桿的一端穿過通孔延伸到殼體外側(cè)，并與所述受力機構抵接；

3.如權利要求2所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述第一驅(qū)動組件包括有與殼體轉(zhuǎn)動連接的絲桿，所述絲桿的上端延伸到殼體的上方，所述殼體的外壁設置有第一螺紋和第二螺紋，所述第一螺紋和第二螺紋的旋向相反，所述第一螺紋設置在絲桿的上部，且所述第一螺紋與支架螺旋連接，所述第二螺紋設置在絲桿的中部，所述第二螺紋與梯形塊螺旋連接，所述絲桿的下端延伸到殼體的下方，所述殼體的外壁設置有驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機通過傳動組件與絲桿的下端連接。

4.如權利要求2所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述加載桿的外壁設置有軸肩，所述軸肩位于殼體的內(nèi)部，所述加載桿的外壁套設有彈簧，所述彈簧的一端與軸肩連接，所述彈簧的另一端與殼體的內(nèi)壁連接。

5.如權利要求1所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述第一受力機構包括有第一受力桿，所述第一受力桿的下端部轉(zhuǎn)動連接有第一受力球，第一受力球的回轉(zhuǎn)中心與第一受力桿的軸線相垂直，所述加載機構的一端與第一受力球連接；

6.如權利要求1所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述升降機構包括有與工作臺面轉(zhuǎn)動連接的絲桿立柱，所述絲桿立柱的上端部具有螺紋段，所述頂板與螺紋段螺旋連接，所述工作臺面內(nèi)部設置有第二驅(qū)動組件，所述絲桿立柱的下端延伸到工作臺面內(nèi)部并與第二驅(qū)動組件連接。

7.如權利要求6所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述絲桿立柱設置有四根，四根所述絲桿立柱分別設置在工作臺面的四個角部。

8.如權利要求1所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述圓周機構包括有回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在頂板的中心位置，所述回轉(zhuǎn)軸外壁連接有擺臂，所述擺臂遠離回轉(zhuǎn)軸的一側(cè)具有安裝部，所述轉(zhuǎn)臺安裝在安裝部的底部。

9.如權利要求8所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述頂板底部開設有呈環(huán)形的第一導向槽，所述第一導向槽的中心與回轉(zhuǎn)軸的中心重合，所述安裝部的頂部具有第一導向部，所述第一導向部滑動連接在第一導向槽內(nèi)。

10.如權利要求1所述的一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，其特征在于：所述圓周機構連接有垂直限位板，所述垂直限位板開設有第二導向槽，所述第二導向槽向豎直方向延伸，所述加載機構與第二導向槽滑動連接。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供一種多維力傳感器旋轉(zhuǎn)升降式同步校準裝置，包括有工作臺面，頂板和升降機構，頂板連接有圓周機構，圓周機構連接有轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺連接有標準多維力傳感器；標準多維力傳感器連接有第一受力機構，被檢多維力傳感器連接有第二受力機構，兩個受力機構連接有加載機構，第一受力機構受力點到標準多維力傳感器的距離與第二受力機構受力點到被檢多維力傳感器的距離相等。當頂板上下移動時，加載機構不再保持水平狀態(tài)，并將圓周機構的圓周運動與頂板的升降運動相結(jié)合，即可以從多個方向?qū)Ρ粰z多維力傳感器進行耦合校準，以展現(xiàn)和模擬出最貼近真實承載狀態(tài)，從而更好的對工業(yè)機器人實際操作中所受到的力與力矩進行精準校準的目標。

技術研發(fā)人員：呂華,呂志杰,李錦利,許文彬
受保護的技術使用者：常州瑞爾特測控系統(tǒng)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6