可作為關節使用的三維角度傳感器的製造方法
2023-07-11 12:04:41 3
可作為關節使用的三維角度傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種可作為關節使用的三維角度傳感器，包括球窩關節，所述球窩關節具有一帶有關節孔的球窩關節外殼、一設置在球窩關節外殼內的球頭，所述球頭通過關節孔向外延伸出一根擺杆，所述球頭內部設置有發光元件，球頭上開有狹長的柵縫，通過所述柵縫可將發光元件發射的光線投射出來；所述關節外殼的內側設置有的PSD位置傳感器，所述PSD位置傳感器可接收到由所述柵縫中發射出來的光線。通過PSD位置傳感器檢測接收到的光線的角度和位置可計算出球窩關節外殼與球頭之間的旋轉角度，進而不但簡化了三維角度傳感器的結構，且使該傳感器具有作為傳動部件的功能。
【專利說明】可作為關節使用的三維角度傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感器【技術領域】，尤其涉及一種可作為機器人關節使用的三維角度傳感器。
【背景技術】
[0002]以往如果檢測兩個萬向鉸接的連杆之間的角度，則至少需要配備兩個二維角度傳感器，或者採用姿態傳感器來檢測，姿態傳感器是基於MEMS技術的三維運動姿態測量系統，它包含三軸陀螺儀、三軸加速度計，三軸電子羅盤等運動傳感器，通過內嵌的ARM處理器得到經過溫度補償的三維姿態與方位等數據，通過對姿態傳感器的描述可知，姿態傳感器的缺點是結構複雜，佔用空間大。另外，上述無論是二維角度傳感器還是姿態傳感器都不能作為機器設備，如機器人的關節或傳動部件來使用。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本發明的目的是提供一種可作為關節使用的三維角度傳感器，該三維角度傳感器可作為關節使用進而拓展了角度傳感器的應用領域，解決了以往二維角度傳感器難以測量萬向球節的三維角度以及姿態傳感器結構複雜且不能作用關節使用的技術問題。
[0004]本發明通過以下技術手段解決上述技術問題:
本發明的可作為關節使用的三維角度傳感器，包括球窩關節，所述球窩關節具有一帶有關節孔的球窩關節外殼、一設置在球窩關節外殼內的球頭，所述球頭通過關節孔向外延伸出一根擺杆，所述球頭內部設置有發光元件，球頭上開有狹長的柵縫，通過所述柵縫可將發光元件發射的光線投射出來；所述關節外殼的內側設置有的PSD位置傳感器，所述PSD位置傳感器可接收到由所述柵縫中發射出來的光線。還包括數據採集器卡，所述數據採集器卡通過信號處理電路與PSD相連，數據採集器卡與計算機相連接。
[0005]進一步，所述PSD位置傳感器為二維球面的PSD位置傳感器。
[0006]進一步，所述關節外殼的內側設置有由透明材料製成的耐磨層，所述耐磨層將PSD位置傳感器表面與球頭外表面相互隔離。
[0007]本發明的有益效果:本發明的可作為關節使用的三維角度傳感器，包括球窩關節，所述球窩關節具有一帶有關節孔的球窩關節外殼、一設置在球窩關節外殼內的球頭，所述球頭通過關節孔向外延伸出一根擺杆，所述球頭內部設置有發光元件，球頭上開有狹長的柵縫，通過所述柵縫可將發光元件發射的光線投射出來；所述關節外殼的內側設置有的PSD位置傳感器，所述PSD位置傳感器可接收到由所述柵縫中發射出來的光線。通過PSD位置傳感器檢測接收到的光線的角度和位置可計算出球窩關節外殼與球頭之間的旋轉角度，進而不但簡化了三維角度傳感器的結構，且使該傳感器具有作為傳動部件的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0009]圖1為本發明可作為關節使用的三維角度傳感器的剖面結構示意圖；
圖2為本發明可作為關節使用的三維角度傳感器的立體爆炸示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下將結合附圖對本發明進行詳細說明:
如圖1和2所示:本實施例中的可作為關節使用的三維角度傳感器，包括球窩關節，所述球窩關節具有一帶有關節孔的球窩關節外殼1、一設置在球窩關節外殼I內的球頭2，所述球頭2通過關節孔Ia向外延伸出一根擺杆3，所述球頭2內部設置有發光元件4，球頭2上開有狹長的柵縫2a，通過所述柵縫2a可將發光元件4發射的光線投射出來；所述關節外殼I的內側設置有的PSD位置傳感器5，所述PSD位置傳感器5可接收到由所述柵縫2a中發射出來的光線，具體地，所述PSD位置傳感器5為二維球面的PSD位置傳感器，該PSD位置傳感器是一種能在其感光表面連續移動光點位置的光電子傳感器，優選的，所述二維球面PSD位置傳感器是由多個具有均勻阻抗表面組成的PIN光電二極體，所述PIN光電二極體以二維球面鋪設在一個透明的矽材料殼體上。
[0011]優選的，所述關節外殼I的內側設置有由透明材料製成的耐磨層6，所述耐磨層6將PSD位置傳感器5表面與球頭2外表面相互隔離，以保護PIN光電二極體。
[0012]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種可作為關節使用的三維角度傳感器，包括球窩關節，所述球窩關節具有一帶有關節孔的球窩關節外殼(1)、一設置在球窩關節外殼(I)內的球頭(2)，所述球頭(2)通過關節孔(Ia)向外延伸出一根擺杆(3)，其特徵在於:所述球頭(2)內部設置有發光元件(4)，球頭(2)上開有狹長的柵縫(2a)，通過所述柵縫(2a)可將發光元件(4)發射的光線投射出來；所述關節外殼(I)的內側設置有的PSD位置傳感器(5 )，所述PSD位置傳感器(5 )可接收到由所述柵縫(2a)中發射出來的光線。
2.根據權利要求1所述的三維角度傳感器，其特徵在於:所述PSD位置傳感器(5)為二維球面的PSD位置傳感器。
3.根據權利要求2所述的三維角度傳感器，其特徵在於:所述關節外殼(I)的內側設置有由透明材料製成的耐磨層(6)，所述耐磨層(6)將PSD位置傳感器(5)表面與球頭(2)外表面相互隔離。
【文檔編號】B25J19/00GK104440935SQ201410806374
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】王帥, 蔣太剛 申請人:重慶花金王科技開發有限公司璧山分公司