CN110319966B - 万向节式维间解耦二维无线无源传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其包括上部传感器承力接头、上部支撑套筒、上部万向节刚性结构体、下部传感器承力接头、下部支撑套筒、下部万向节刚性结构体、下部扭矩承力体、上部扭矩承力体呈圆筒状、扭矩结构封圈、扭矩传递活动杆、刚性连接圆板、弯矩形变环和扭矩承力滑块。本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器，能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和扭转力分量，即对耦合力进行结构解耦；而且不需要连入供电线路或通过有线接口采集数据；可应用在医学领域，人体植入型传感器方向，大大减少传感器植入人体后需在人体中埋线或二次手术的环节。

Description

万向节式维间解耦二维无线无源传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器。

背景技术

传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和弹性元件组成。多维力传感器是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩信息的测力传感器,广泛应用于机器人、生物工程、工业制造、医疗卫生等领域。

现有技术中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。当力学量作用在弹性元件上时,弹性元件产生变形,应变敏感元件的阻值随之发生变化,接着由变换电路将阻值变化变成电压变化输出,根据电压变化量即可得知力的大小。

但是当传感器在承受扭转应力和弯曲应力的结合时，现有技术中传感器往往通过将应变片组成桥路进行补偿和解耦，在机械结构上并不具备实现扭转应力和弯曲应力的解耦能力。

现有二维/多维传感器，由于必须使用导线连接应变片，即使采用无线电进行信息传递，但电池所含电量有限，故难以实现长期动态监测。

发明内容

本发明目的是提供一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其实现了机械解耦，并能够对垂直于轴向的弯曲力与扭转力所形成的耦合力进行测量，分别求解出偶合力中垂直于轴向的弯曲分力和偶合力中的扭转分力的问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其包括上部传感器承力接头、上部支撑套筒、上部万向节刚性结构体、下部传感器承力接头、下部支撑套筒、下部万向节刚性结构体、下部扭矩承力体、上部扭矩承力体呈圆筒状、扭矩结构封圈、扭矩传递活动杆、刚性连接圆板、弯矩形变环和扭矩承力滑块；

所述上部传感器承力接头通过所述上部支撑套筒固定于所述上部万向节刚性结构体；

所述下部传感器承力接头通过所述下部支撑套筒固定于所述下部万向节刚性结构体；

所述上部万向节刚性结构体包括上固定板以及从所述上固定板上沿所述上固定板的轴线方向延伸形成的两个上凸耳，两个上凸耳在以所述上固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个上凸耳的连线通过所述上固定板的轴线；所述上固定板固定于所述上部传感器承力接头；

所述下部万向节刚性结构体包括下固定板以及从所述下固定板上沿所述下固定板的轴线方向延伸形成的两个下凸耳，两个下凸耳在以所述下固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个下凸耳的连线通过所述下固定板的轴线，所述下固定板固定于所述下部传感器承力接头；

所述下部扭矩承力体呈圆筒状，在所述下部扭矩承力体的外壁面上向外突出形成有两个第一凸块，所述两个第一凸块的连线通过所述下部扭矩承力体的中心，在所述下部扭矩承力体上沿垂直于两个第一凸块连线的方向开设有开口，并且所述两个第一凸块分别被固定于所述下部万向节刚性结构体的下凸耳上；

所述上部扭矩承力体呈圆筒状，在所述上部扭矩承力体的外壁面上向外突出形成有两个第二凸块，所述两个第二凸块的连线通过所述上部扭矩承力体的中心，并且所述两个第二凸块分别被固定于所述上部万向节刚性结构体的上凸耳上；

所述上部扭矩承力体可转动地设置于所述下部扭矩承力体内，并且两个第二凸块分别位于下部扭矩承力体的开口内；

所述扭矩承力滑块可滑动地设置于所述上部扭矩承力体内，所述扭矩承力滑块上沿其轴线方向开设有导向槽，并且在所述扭矩承力滑块的外壁面上开设有螺旋槽；所述上部扭矩承力体相对于所述扭矩承力滑块的导向槽的位置开设有导向槽，所述上部扭矩承力体和扭矩承力滑块的导向槽内设置有滑动键；

所述上部扭矩承力体相对于所述螺旋槽的位置开设有长条形孔，所述第一凸块上形成有通孔，扭矩承力销钉的一端穿过所述第一凸块上的通孔和上部扭矩承力体的长条形孔，可滑动地设置于所述螺旋槽内；

所述扭矩结构封圈套设于所述扭矩承力滑块的外部，并固定于所述下部扭矩承力体；

所述扭矩承力体的下端的中心开设有中心盲孔，所述中心盲孔内设置有带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆的上端固定于带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆的下端固定于扭矩承力轴，所述中心盲孔的开口端安装有扭矩传递活动节封盖，并通过所述扭矩传递活动节封盖限制带孔铜珠的竖直方向的位置；

所述下部传感器承力接头的上表面的中心开设有导向孔，所述扭矩承力轴的下端可滑动地插入于所述导向孔内，所述扭矩承力轴的上端穿过所述下部万向节刚性结构体的下固定板，并相对于所述下部万向节刚性结构体可滑动；

所述扭矩承力轴的中部形成有环形凸起，在所述环形凸起的上表面和下表面上分别形成有上台阶部和下台阶部，所述上台阶部上套设有上扭矩形变环，所述上扭矩形变环的上端与下部万向节刚性结构体的下固定板的下表面接触，所述下台阶部上套设有下扭矩形变环，所述下扭矩形变环的下端与下部传感器承力接头的上表面接触；所述上扭矩形变环和下扭矩形变环上均贴有多个磁致伸缩材料；

所述下部万向节刚性结构体通过四个弯矩传递杆连接于弯矩承力体；

所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述上部万向节刚性结构体的中心位置形成有中心通孔，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心通孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；在所述上部万向节刚性结构体的上表面上设置有推力轴承，所述推力轴承套设于所述弯矩承力体上，所述弯矩形变环的下端设置于所述推力轴承的上表面上，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料。

可选的，所述上部支撑套筒沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过上部传感器承力接头、上部支撑套筒和上部万向节刚性结构体，通过螺母将它们固定在一起。

可选的，所述下部支撑套筒沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过下部传感器承力接头、下部支撑套筒和下部万向节刚性结构体，通过螺母将它们固定在一起。

本发明具有如下有益效果：本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器，能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和扭转力分量，即对耦合力进行结构解耦；而且不需要连入供电线路或通过有线接口采集数据；可应用在医学领域，人体植入型传感器方向，大大减少传感器植入人体后需在人体中埋线或二次手术的环节。

附图说明

图1是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器立体结构示意图。

图2是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器立体结构剖视图。

图3是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器的立体结构零件拆解图。

图4是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器扭转力受力转换区立体结构剖视图。

图5是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器的扭转力受力转换区零件拆解图。

图6是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器弯曲力受力敏感区的立体结构剖视图。

图7是本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器扭转力受力敏感区的立体结构剖视图。

图中标记示意为：1-上部传感器承力接头；2-上部支撑套筒；3-弯矩承力体；4-弯矩形变环；5-推力轴承；6-上部万向节刚性结构体；7-扭矩结构封圈；8-上部扭矩承力体；9-扭矩承力滑块；10-下部扭矩承力体；11-扭矩传递活动节封盖；12-扭矩传递活动杆；13-下部万向节刚性结构体；14-弯矩传递杆；15-上扭矩形变环；16-扭矩承力轴；17-下部支撑套筒；18-下部传感器承力接头；19-滑动键；20-带孔铜珠；21-扭矩承力销钉；22-下扭矩形变环。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其包括上部传感器承力接头、上部支撑套筒、上部万向节刚性结构体、下部传感器承力接头、下部支撑套筒、下部万向节刚性结构体、下部扭矩承力体、上部扭矩承力体呈圆筒状、扭矩结构封圈、扭矩传递活动杆、刚性连接圆板、弯矩形变环和扭矩承力滑块。

所述上部传感器承力接头1通过上部支撑套筒2固定于上部万向节刚性结构体6；作为一种实现形式，所述上部支撑套筒2沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过上部传感器承力接头1、上部支撑套筒2和上部万向节刚性结构体6，通过螺母将它们固定在一起。

所述下部传感器承力接头18通过下部支撑套筒17固定于下部万向节刚性结构体13；作为一种实现形式，所述下部支撑套筒17沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过下部传感器承力接头18、下部支撑套筒17和下部万向节刚性结构体13，通过螺母将它们固定在一起。

所述上部万向节刚性结构体6包括上固定板以及从所述上固定板上沿所述上固定板的轴线方向延伸形成的两个上凸耳，两个上凸耳在以所述上固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个上凸耳的连线通过所述上固定板的轴线；此时可以将所述上固定板固定于所述上部传感器承力接头1；本实施例中，与所述上部万向节刚性结构体6相似，所述下部万向节刚性结构体13包括下固定板以及从所述下固定板上沿所述下固定板的轴线方向延伸形成的两个下凸耳，两个下凸耳在以所述下固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个下凸耳的连线通过所述下固定板的轴线，此时，所述下固定板固定于所述下部传感器承力接头18，以通过所述上部传感器承力接头1和下部传感器承力接头18对所述万向节式维间解耦二维无线无源传感器施加扭转应力和弯曲应力。

所述下部扭矩承力体10呈圆筒状，在所述下部扭矩承力体10的外壁面上向外突出形成有两个第一凸块，所述两个第一凸块的连线通过所述下部扭矩承力体10的中心，在所述下部扭矩承力体10上沿垂直于两个第一凸块连线的方向开设有开口，并且所述两个第一凸块分别被固定于所述下部万向节刚性结构体13的下凸耳上。

所述上部扭矩承力体8呈圆筒状，在所述上部扭矩承力体8的外壁面上向外突出形成有两个第二凸块，所述两个第二凸块的连线通过所述上部扭矩承力体8的中心，并且所述两个第二凸块分别被固定于所述上部万向节刚性结构体6的上凸耳上。

所述上部扭矩承力体8可转动地设置于所述下部扭矩承力体10内，并且两个第二凸块分别位于下部扭矩承力体10的开口内。

所述扭矩承力滑块可滑动地设置于所述上部扭矩承力体8内，本实施例中，所述扭矩承力滑块上沿其轴线方向开设有导向槽，并且在所述扭矩承力滑块的外壁面上开设有螺旋槽；所述上部扭矩承力体8相对于所述扭矩承力滑块的导向槽的位置开设有导向槽，所述上部扭矩承力体8和扭矩承力滑块9的导向槽内设置有滑动键，以通过所述滑动键的设置防止上部扭矩承力体8和扭矩承力滑块9之间发生相对转动。

所述上部扭矩承力体8相对于所述螺旋槽的位置开设有长条形孔，所述第一凸块上形成有通孔，扭矩承力销钉21的一端穿过所述第一凸块上的通孔和上部扭矩承力体8的长条形孔，可滑动地设置于所述螺旋槽内，以当所述上部扭矩承力体8和下部扭矩承力体10之间发生相对转动时，能够通过所述螺旋槽和导向槽联合作用，实现扭矩承力滑块的沿其轴线方向的运动(竖直方向的运动)，此时所述扭矩承力滑块9、上部扭矩承力体8和下部扭矩承力体10的轴心线相同。

所述扭矩结构封圈7套设于所述扭矩承力滑块9的外部，并固定于所述下部扭矩承力体10，以限制所述上部扭矩承力体8的轴向位置。

所述扭矩承力体的下端的中心开设有中心盲孔，所述中心盲孔内设置有带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆12的上端固定于带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆12的下端固定于扭矩承力轴16，所述中心盲孔的开口端安装有扭矩传递活动节封盖11，以通过所述扭矩传递活动节封盖11限制带孔铜珠的竖直方向的位置。

所述下部传感器承力接头18的上表面的中心开设有导向孔，所述扭矩承力轴16的下端可滑动地插入于所述导向孔内，所述扭矩承力轴16的上端穿过所述下部万向节刚性结构体13的下固定板，并且可以相对于所述下部万向节刚性结构体13滑动。

所述扭矩承力轴16的中部形成有环形凸起，在所述环形凸起的上表面和下表面上分别形成有上台阶部和下台阶部，所述上台阶部上套设有上扭矩形变环15，所述上扭矩形变环15的上端与下部万向节刚性结构体13的下固定板的下表面接触，所述下台阶部上套设有下扭矩形变环22，所述下扭矩形变环的下端与下部传感器承力接头18的上表面接触。

所述上扭矩形变环15和下扭矩形变环22上均贴有多个磁致伸缩材料，以在所述上扭矩形变环15和下扭矩形变环22发生变形时，能够使得磁致伸缩材料发生变形，以使得所述万向节式维间解耦二维无线无源传感器的无线无源检测，解决了长期动态监测的问题。

所述下部万向节刚性结构体13通过四个弯矩传递杆14连接于弯矩承力体3；本实施例中，所述弯矩承力体3包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述上部万向节刚性结构体6的中心位置形成有中心通孔，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心通孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；在所述上部万向节刚性结构体6的上表面上设置有推力轴承，所述推力轴承套设于所述弯矩承力体3上，所述弯矩形变环的下端设置于所述推力轴承的上表面上，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料，解决了长期动态监测的问题。

更优选地，在所述弯矩传递杆14的两端均开设有外螺纹，所述下部万向节刚性结构体13上开设有沉孔(所述沉孔的开口向下)，在所述沉孔内设置有带孔铜珠，所述弯矩传递杆14的下端拧入带孔铜珠的螺纹孔内；以通过所述带孔铜珠构成了一个简易的关节球轴承，从而在满足一定活动角度的前提下，实现弯矩传递杆14固定于下部万向节刚性结构体13。

所述上部万向节刚性结构体6上开设有通孔，所述弯矩承力体3的法兰上也开设有通孔，所述弯矩传递杆14的上端穿过所述上部万向节刚性结构体6和弯矩承力体3的通孔，固定于带孔铜珠；并且在所述弯矩传递杆14穿过上部万向节刚性结构体6的位置处，所述上部万向节刚性结构体6的通孔大于所述弯矩传递杆14的直径。

更优选地，所述弯矩传递杆14的数量为4，并且四个弯矩传递杆14沿所述下部万向节刚性结构体13的轴心线均匀分布。

本发明的万向节式维间解耦二维无线无源传感器在使用时，引起磁致伸缩材料产生应力，从而在激励线圈产生均匀的交变磁场中磁致伸缩材料在外应力作用下导致磁场变化，检测线圈检测磁场内的变化，继而转化为电学信号来表示所受弯扭应力的情况。

当万向节式维间解耦二维无线无源传感器受到扭转力时，耦合力通过上部万向节刚性结构体传递至下部万向节刚性结构体，并由第一凸块和第二凸块形成简易万向节，从而把偶合力中的扭转分力量化为上扭矩形变环15或者下扭矩形变环22所受压力的形变程度。其中下部扭矩承力体10的内表面光滑，上部扭矩承力体8的外表面光滑，彼此之间间隙配合，在接触位置添加润滑油加以润滑，保证它们之间可以相互滑动。

在上扭矩形变环15和下扭矩形变环22上覆盖磁致伸缩材料，偶合力中的扭转分力就会在磁致伸缩材料上产生应力应变。在施加的激励磁场的作用下产生磁致伸缩逆效应(维拉里效应)，通过检测线圈检测其磁场变化。本实施方案所述的受力敏感区域可结合图6图7，可见所受扭转力并未对弯曲力的力敏区域产生应力变化，即所述的弯矩形变环4本身未产生形变。

当万向节式维间解耦二维无线无源传感器受到弯曲力时，通过弯矩传递杆14传递至弯矩承力体3，并进一步使得弯矩形变环发生形变，以检测万向节式维间解耦二维无线无源传感器所承受的弯曲应力。

当耦合力包括弯曲力和扭转力时，耦合的弯曲力与扭转力使上扭矩形变环15、下扭矩形变环22和弯矩形变环4产生应力应变，使磁致伸缩材料覆盖区上的磁致伸缩材料和本身的磁致伸缩材料产生应力，在施加的激励磁场的作用下产生磁致伸缩逆效应，通过检测线圈检测其磁场变化。本实施方案所述的受力敏感区域可结合图4、图6。

本发明的维间解耦二维无线无源传感器，能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和扭转力分量，即对耦合力进行结构解耦；而且不需要连入供电线路或通过有线接口采集数据；可应用在医学领域，人体植入型传感器方向，大大减少传感器植入人体后需在人体中埋线或二次手术的环节。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其特征在于，包括上部传感器承力接头、上部支撑套筒、上部万向节刚性结构体、下部传感器承力接头、下部支撑套筒、下部万向节刚性结构体、下部扭矩承力体、上部扭矩承力体呈圆筒状、扭矩结构封圈、扭矩传递活动杆、刚性连接圆板、弯矩形变环和扭矩承力滑块；

所述上部传感器承力接头通过所述上部支撑套筒固定于所述上部万向节刚性结构体；

所述下部传感器承力接头通过所述下部支撑套筒固定于所述下部万向节刚性结构体；

所述上部万向节刚性结构体包括上固定板以及从所述上固定板上沿所述上固定板的轴线方向延伸形成的两个上凸耳，两个上凸耳在以所述上固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个上凸耳的连线通过所述上固定板的轴线；所述上固定板固定于所述上部传感器承力接头；

所述下部万向节刚性结构体包括下固定板以及从所述下固定板上沿所述下固定板的轴线方向延伸形成的两个下凸耳，两个下凸耳在以所述下固定板轴线为中心线的同一圆柱面上，并且两个下凸耳的连线通过所述下固定板的轴线，所述下固定板固定于所述下部传感器承力接头；

所述下部扭矩承力体呈圆筒状，在所述下部扭矩承力体的外壁面上向外突出形成有两个第一凸块，所述两个第一凸块的连线通过所述下部扭矩承力体的中心，在所述下部扭矩承力体上沿垂直于两个第一凸块连线的方向开设有开口，并且所述两个第一凸块分别被固定于所述下部万向节刚性结构体的下凸耳上；

所述上部扭矩承力体呈圆筒状，在所述上部扭矩承力体的外壁面上向外突出形成有两个第二凸块，所述两个第二凸块的连线通过所述上部扭矩承力体的中心，并且所述两个第二凸块分别被固定于所述上部万向节刚性结构体的上凸耳上；

所述上部扭矩承力体可转动地设置于所述下部扭矩承力体内，并且两个第二凸块分别位于下部扭矩承力体的开口内；

所述扭矩承力滑块可滑动地设置于所述上部扭矩承力体内，所述扭矩承力滑块上沿其轴线方向开设有导向槽，并且在所述扭矩承力滑块的外壁面上开设有螺旋槽；所述上部扭矩承力体相对于所述扭矩承力滑块的导向槽的位置开设有导向槽，所述上部扭矩承力体和扭矩承力滑块的导向槽内设置有滑动键；

所述上部扭矩承力体相对于所述螺旋槽的位置开设有长条形孔，所述第一凸块上形成有通孔，扭矩承力销钉的一端穿过所述第一凸块上的通孔和上部扭矩承力体的长条形孔，可滑动地设置于所述螺旋槽内；

所述扭矩结构封圈套设于所述扭矩承力滑块的外部，并固定于所述下部扭矩承力体；

所述扭矩承力体的下端的中心开设有中心盲孔，所述中心盲孔内设置有带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆的上端固定于带孔铜珠，所述扭矩传递活动杆的下端固定于扭矩承力轴，所述中心盲孔的开口端安装有扭矩传递活动节封盖，并通过所述扭矩传递活动节封盖限制带孔铜珠的竖直方向的位置；

所述下部传感器承力接头的上表面的中心开设有导向孔，所述扭矩承力轴的下端可滑动地插入于所述导向孔内，所述扭矩承力轴的上端穿过所述下部万向节刚性结构体的下固定板，并相对于所述下部万向节刚性结构体可滑动；

所述扭矩承力轴的中部形成有环形凸起，在所述环形凸起的上表面和下表面上分别形成有上台阶部和下台阶部，所述上台阶部上套设有上扭矩形变环，所述上扭矩形变环的上端与下部万向节刚性结构体的下固定板的下表面接触，所述下台阶部上套设有下扭矩形变环，所述下扭矩形变环的下端与下部传感器承力接头的上表面接触；所述上扭矩形变环和下扭矩形变环上均贴有多个磁致伸缩材料；

所述下部万向节刚性结构体通过四个弯矩传递杆连接于弯矩承力体；

所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述上部万向节刚性结构体的中心位置形成有中心通孔，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心通孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；在所述上部万向节刚性结构体的上表面上设置有推力轴承，所述推力轴承套设于所述弯矩承力体上，所述弯矩形变环的下端设置于所述推力轴承的上表面上，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料。

2.根据权利要求1所述的万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其特征在于，所述上部支撑套筒沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过上部传感器承力接头、上部支撑套筒和上部万向节刚性结构体，通过螺母将它们固定在一起。

3.根据权利要求1所述的万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其特征在于，所述下部支撑套筒沿其轴线方向开设有通孔，双头螺栓依次穿过下部传感器承力接头、下部支撑套筒和下部万向节刚性结构体，通过螺母将它们固定在一起。

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