CN104440935A - 可作为关节使用的三维角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可作为关节使用的三维角度传感器，包括球窝关节，所述球窝关节具有一带有关节孔的球窝关节外壳、一设置在球窝关节外壳内的球头，所述球头通过关节孔向外延伸出一根摆杆，所述球头内部设置有发光元件，球头上开有狭长的栅缝，通过所述栅缝可将发光元件发射的光线投射出来；所述关节外壳的内侧设置有的PSD位置传感器，所述PSD位置传感器可接收到由所述栅缝中发射出来的光线。通过PSD位置传感器检测接收到的光线的角度和位置可计算出球窝关节外壳与球头之间的旋转角度，进而不但简化了三维角度传感器的结构，且使该传感器具有作为传动部件的功能。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种可作为机器人关节使用的三维角度传感器。
背景技术
以往如果检测两个万向铰接的连杆之间的角度，则至少需要配备两个二维角度传感器，或者采用姿态传感器来检测，姿态传感器是基于MEMS技术的三维运动姿态测量系统，它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，通过对姿态传感器的描述可知，姿态传感器的缺点是结构复杂，占用空间大。另外，上述无论是二维角度传感器还是姿态传感器都不能作为机器设备，如机器人的关节或传动部件来使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可作为关节使用的三维角度传感器，该三维角度传感器可作为关节使用进而拓展了角度传感器的应用领域，解决了以往二维角度传感器难以测量万向球节的三维角度以及姿态传感器结构复杂且不能作用关节使用的技术问题。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的可作为关节使用的三维角度传感器，包括球窝关节，所述球窝关节具有一带有关节孔的球窝关节外壳、一设置在球窝关节外壳内的球头，所述球头通过关节孔向外延伸出一根摆杆，所述球头内部设置有发光元件，球头上开有狭长的栅缝，通过所述栅缝可将发光元件发射的光线投射出来；所述关节外壳的内侧设置有的PSD位置传感器，所述PSD位置传感器可接收到由所述栅缝中发射出来的光线。还包括数据采集器卡，所述数据采集器卡通过信号处理电路与PSD相连，数据采集器卡与计算机相连接。
进一步，所述PSD位置传感器为二维球面的PSD位置传感器。
进一步，所述关节外壳的内侧设置有由透明材料制成的耐磨层，所述耐磨层将PSD位置传感器表面与球头外表面相互隔离。
本发明的有益效果：本发明的可作为关节使用的三维角度传感器，包括球窝关节，所述球窝关节具有一带有关节孔的球窝关节外壳、一设置在球窝关节外壳内的球头，所述球头通过关节孔向外延伸出一根摆杆，所述球头内部设置有发光元件，球头上开有狭长的栅缝，通过所述栅缝可将发光元件发射的光线投射出来；所述关节外壳的内侧设置有的PSD位置传感器，所述PSD位置传感器可接收到由所述栅缝中发射出来的光线。通过PSD位置传感器检测接收到的光线的角度和位置可计算出球窝关节外壳与球头之间的旋转角度，进而不但简化了三维角度传感器的结构，且使该传感器具有作为传动部件的功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明可作为关节使用的三维角度传感器的剖面结构示意图；
图2为本发明可作为关节使用的三维角度传感器的立体爆炸示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明：
如图1和2所示：本实施例中的可作为关节使用的三维角度传感器，包括球窝关节，所述球窝关节具有一带有关节孔的球窝关节外壳1、一设置在球窝关节外壳1内的球头2，所述球头2通过关节孔1a向外延伸出一根摆杆3，所述球头2内部设置有发光元件4，球头2上开有狭长的栅缝2a，通过所述栅缝2a可将发光元件4发射的光线投射出来；所述关节外壳1的内侧设置有的PSD位置传感器5，所述PSD位置传感器5可接收到由所述栅缝2a中发射出来的光线，具体地，所述PSD位置传感器5为二维球面的PSD位置传感器，该PSD位置传感器是一种能在其感光表面连续移动光点位置的光电子传感器，优选的，所述二维球面PSD位置传感器是由多个具有均匀阻抗表面组成的PIN光电二极管，所述PIN光电二极管以二维球面铺设在一个透明的硅材料壳体上。
优选的，所述关节外壳1的内侧设置有由透明材料制成的耐磨层6，所述耐磨层6将PSD位置传感器5表面与球头2外表面相互隔离，以保护PIN光电二极管。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种可作为关节使用的三维角度传感器，包括球窝关节，所述球窝关节具有一带有关节孔的球窝关节外壳（1）、一设置在球窝关节外壳（1）内的球头（2），所述球头（2）通过关节孔（1a）向外延伸出一根摆杆（3），其特征在于：所述球头（2）内部设置有发光元件（4），球头（2）上开有狭长的栅缝（2a），通过所述栅缝（2a）可将发光元件（4）发射的光线投射出来；所述关节外壳（1）的内侧设置有的PSD位置传感器（5），所述PSD位置传感器（5）可接收到由所述栅缝（2a）中发射出来的光线。
2.根据权利要求1所述的三维角度传感器，其特征在于：所述PSD位置传感器（5）为二维球面的PSD位置传感器。
3.根据权利要求2所述的三维角度传感器，其特征在于：所述关节外壳（1）的内侧设置有由透明材料制成的耐磨层（6），所述耐磨层（6）将PSD位置传感器（5）表面与球头（2）外表面相互隔离。
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| CN201410806374.2A CN104440935A (zh) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 可作为关节使用的三维角度传感器 |
Publications (1)
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2014
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