[发明专利]基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器

说明书

本发明公开了一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其包括：基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器、第三压力检测模块、第四压力检测模块、总体固定外壳、总体上部固定板和下部轨道滑块；所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器包括：第一压力检测模块、第二压力检测模块、下部固定板和上部固定板；本发明能够动态持续地检测人体足底所受正压力(负z轴)以及人体向后行走的力(负y轴)以及人体行走时向左右的偏移力(x轴)，得到的数据可以为人体健康情况进行评估，可广泛应用在医学以及生物领域，同时，本发明也为传感器的设计提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

多维力传感器是一种可以同时检测两个方向及以上力或力矩信息的测力传感器，广泛应用于机器人、工业制造、医疗卫生以及生物工程等领域。现阶段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，通过应变敏感元件的变形实现力/力矩的检测。

但是就现有的技术而言，在人体足态的力检测领域，大多是通过对足底的不同位置的单维压力检测，而单点多维力检测并不存在。同时现在的多维力传感器力的解耦方法往往是通过将应变片组成桥路进行部偿以及解耦，在机械结构上并不具备实现负z轴压力、负x轴压力以及正负y轴的解耦能力。

发明内容

本发明目的是提供一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其解决了上述技术问题中的至少一个。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种基于霍尔元件的三维模块化足态力传感器，其包括：基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器、第三压力检测模块、第四压力检测模块、总体固定外壳、总体上部固定板和下部轨道滑块；

所述基于霍尔元件的二维模块化足态力传感器包括：第一压力检测模块、第二压力检测模块、下部固定板和上部固定板；

所述第一压力检测模块和第二压力检测模块的结构相同，所述第一压力检测模块用于检测人体行走时向后的力，所述第二压力检测模块用于检测人体行走时向下的力；

所述第二压力检测模块包括：永磁体、上部移动元件、中部弹簧和下部固定元件和霍尔元件；

所述上部移动元件呈圆筒状，在所述上部移动元件的下端形成有上法兰部，所述上法兰部形成为正方形，所述正方形的上法兰部的四个角部均形成有一个通孔，所述上法兰部的四个侧壁均形成有T型滑槽，所述T型滑槽的延伸方向为所述上部移动元件的轴向；所述上部移动元件的下端设置有圆柱部，在所述圆柱部的周边形成有环形槽；

所述中部弹簧的上端设置于所述环形槽内，并且使得所述圆柱部插入于所述中部弹簧的上端；

所述下部固定元件包括正方形的基部以及设置于所述基部上的圆筒部，其中，所述圆筒部的内径与所述中部弹簧的外径相同，并使得所述中部弹簧的下端设置于所述圆筒部；所述下部固定元件的圆筒部的侧壁形成有开口；所述下部固定元件的基部的下表面形成一个T型凸起；

所述霍尔元件设置于所述基部的上表面，并位于所述圆筒部内，所述永磁体设置于所述上部移动元件的中心孔内；

所述基部的四个角部形成有四个螺纹孔，螺钉穿过所述上部移动元件的通孔，拧入所述基部的螺纹孔内，以通过所述螺钉限制所述上部移动元件沿远离所述基部的方向的运动位置，并使得上部移动元件能够产生接近所述基部的方向的运动；