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[发明专利]一种微小型组合式多维力传感器结构-CN202210443754.9有效
发明人：宋爱国;徐菁菁;杨述焱;徐宝国;李会军;马如奇 -专利权人：东南大学
申请日： 2022-04-26 - 公布日： 2023-01-31 - 主分类号： G01L5/1627 文献下载
摘要：本发明公开了一种微小型组合式多维力传感器结构，包括传感器主体与外壳一、外壳二；2个水平主梁与2个垂直主梁呈十字形布设在内圆台的外周；水平主梁与垂直主梁的末端均连接一垂直浮动梁，水平浮动梁由2根薄壁弧形梁组成；水平浮动梁两端均通过环形台与外圆台连接，所述传感器主体设置在外壳一与外壳二之间，应变片粘贴于水平主梁和垂直主梁上，形成2组惠斯通电桥；当力/力矩作用于十字梁时，传感器发生形变，相应位置的应变片组织发生变化，使得对应电桥的输出电压改变，通过测量电压的变化量即可获得力/力矩的值。本发明具有高灵敏度和低维间耦合的优点，结构简单，体积小，安装方便，适用于医学领域的多维力测量。
一种微小组合式多维传感器结构

[发明专利]用于经口手术协作式术野暴露辅助手术机器人及控制方法-CN202211198023.9在审
发明人：朱利丰;申江威;杨述焱 -专利权人：东南大学
申请日： 2022-09-29 - 公布日： 2022-12-30 - 主分类号： A61B34/30 文献下载
摘要：用于经口手术协作式术野暴露辅助手术机器人及控制方法，包含两台6自由度机械臂、两个力感手术拉钩组件和主控电脑，所述力感手术拉钩组件包括力感知手术拉钩且力感知手术拉钩末端盖板里面有触点传感器，所述力感知手术拉钩通过手术拉钩连接件与机械臂端部相连，所述主控电脑上有拖拽模式交互和参考力调整交互。本发明用来辅助医生持续牵拉手术切口。医生只需将手术拉钩放在目标区域初始位置，并在交互界面输入参考牵拉力，开启控制系统。机器人带着力感知手术拉钩安全、稳定地牵拉手术切口，为了医生操作方便、保证人机安全，本发明针对手术牵拉过程做了详细的建模分析、扭矩补偿、主动回退式补偿、安全阈值等控制策略设计。
用于手术协作式术野暴露辅助机器人控制方法

[发明专利]一种可实现精确力感知的机器人手术拉钩及使用方法-CN202111406736.5在审
发明人：朱利丰;杨述焱;申江威;宋爱国;陈晓红 -专利权人：东南大学
申请日： 2021-11-24 - 公布日： 2022-03-11 - 主分类号： A61B17/02 文献下载
摘要：一种可实现精确力感知的机器人手术拉钩及使用方法，底座位于弧形拉钩后端，与机器手末端紧固连接；弧形梁位于弧形拉钩中段，一端与底座一体化，另一端悬空；腔体位于弧形梁悬空端，内含连接孔；力感知单元包含电路板和4个触力传感器；电路板为矩形结构，安装于弧形拉钩的腔体内，其中间部位含连接孔；触力传感器焊接在电路板上；顶盖为矩形结构，置于力感知单元的上方，其中间部位含连接孔；连接件包含螺钉、螺母，依次穿过顶、电路板和腔体的连接孔，将这三个结构紧固连接，通过以上结构解决手术机器人牵引操作中缺乏实时力感知的问题，可同步检测接触力的大小和作用位置，检测精度高，为机器人柔顺力控制提供准确数据，确保手术安全可靠。
一种实现精确感知机器人手术拉钩使用方法

[发明专利]解决电容式触觉传感器迟滞误差和高频噪声误差的方法-CN202010564182.0有效
发明人：宋爱国;杨述焱;徐宝国;李会军;曾洪;朱利丰 -专利权人：东南大学
申请日： 2020-06-19 - 公布日： 2021-07-20 - 主分类号： G06F3/041 文献下载
摘要：一种解决电容式触觉传感器迟滞误差和高频噪声误差的方法，步骤1，标定：具体包括正行程标定，形成n条正行程曲线；反行程标定：形成n条反行程曲线；步骤2，求均值：具体包括正行程求均值，形成平均正行程曲线；反行程求均值，形成平均反行程曲线；综合求均值，形成综合行程曲线；步骤3，拟合建模：获得正行程拟合函数、反行程拟合函数和综合拟合函数；步骤4，测量；步骤5，噪声滤波；步骤6，行程方向判别；步骤7，解算：根据行程方向判别结果，使用对应的拟合函数，求解得到当前时刻的作用力。本发明通过将加载和卸载过程分别标定和解算，从而在消除高频噪声误差的同时，有效减小迟滞误差的影响，提高了电容式触觉传感器的测量精度。
解决电容触觉传感器迟滞误差高频噪声方法

[发明专利]空间站机械臂六维力传感器高精度小型化在轨标定装置及标定方法-CN202010216824.8有效
发明人：宋爱国;杨述焱;徐宝国;周永辉;谭启蒙;梁常春;韦明;王春慧;李凡;张遂南 -专利权人：东南大学
申请日： 2020-03-25 - 公布日： 2021-07-20 - 主分类号： G01L25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间站机械臂六维力传感器高精度小型化在轨标定装置及标定方法，包括固定支架、三个施力装置和正方形受力块；固定支架呈倒置的“π”型。三个施力装置分别安装在固定支架的两竖板和横板上，且高度能调整。每个施力装置均包括施力头、单轴拉压力传感器、力源组件和紧固组件；力源组件包括从上至下依次同轴设置的上支撑板、第二电极板、压电陶瓷片、第一电极板和下支撑板；单轴拉压力传感器安装在上支撑板顶部，半球形的施力头安装在单轴拉压力传感器顶部；正方形受力块安装在待标定的六维力传感器顶部。本发明利用压电陶瓷片和高精度单轴力传感器产生标准作用力，实现失重环境下的在轨标定，并且具有体积小、力值大、力源稳定等优点。
空间站机械臂六维力传感器高精度小型化标定装置方法

[发明专利]一种变极距型电容式三维力传感器结构-CN201910265925.1有效
发明人： 杨述焱;陈望隆;胡权;孙东杰;李丹若;宋爱国 -专利权人：东南大学
申请日： 2019-04-03 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： G01L5/165 文献下载
摘要：本发明公开了一种变极距型电容式三维力传感器结构，包括外壳、弹性件、可动极板、固定极板和Z向固定极板。弹性件包括凸台、两根X向横梁和两根Y向横梁；X向横梁外端设置X向可动极板，Y向横梁外端设置Y向可动极板；外壳同轴套设在弹性件的外周，X向固定极板和Y向固定极板安装在外壳内侧壁；X向固定极板与对应的X向可动极板组成X向变极距型电容，Y向固定极板与对应的Y向可动极板组成Y向变极距型电容；Z向固定极板设置在凸台正下方，位置固定，且与凸台相平行；Z向固定极板和凸台形成Z向变极距型电容。本发明基于变极距型电容原理，将输入力转换为电容输出，具有结构简单、使用寿命长、温度效应好、功耗低等优点。
一种变极距型电容三维传感器结构

[发明专利]一种高灵敏度低维间耦合的六维力传感器-CN202010115277.4有效
发明人：宋爱国;杨述焱;徐宝国;韦明;王春慧;李凡;姚宇华;李延军;张遂南;晋琼 -专利权人：东南大学
申请日： 2020-02-25 - 公布日： 2020-11-06 - 主分类号： G01L5/1627 文献下载
摘要：本发明公开了一种高灵敏度低维间耦合的六维力传感器，包括“卍”字梁、垂直梁、矩形外框和应变片；“卍”字梁包括十字横梁和四根矩形横梁；十字横梁的中心设置有施力孔，用于力和力矩的施加；十字横梁的四个末端各连接一根矩形横梁，形成“卍”字结构；垂直梁的顶端与对应矩形横梁的末端相连，垂直梁的底端均与矩形外框相连；应变片有若干片，形成六组惠斯通电桥，分别用于X向力、Y向力、Z向力、X向力矩、Y向力矩、Z向力矩的测量。其中，测力的所有应变片均粘贴在十字横梁上，测量X向和Y向力矩的所有应变片均粘贴在四根矩形横梁上，测量Z向力矩的应变片均粘贴在四根垂直梁上。本发明能在保证高灵敏度的同时，结构简单、维间耦合低。
一种灵敏度低维间耦合六维力传感器

[发明专利]扑翼机器人升力推力和翅膀运动信息同步检测系统及方法-CN201810071520.X有效
发明人：张军;沈玥伶;杨述焱;李玉慧;李博阳;宋爱国 -专利权人：东南大学
申请日： 2018-01-24 - 公布日： 2020-11-03 - 主分类号： B64F5/60 文献下载
摘要：本发明公开了一种扑翼机器人升力推力和翅膀运动信息同步检测系统及方法，其中检测系统包括转台机构、二维力传感器、扑翼机器人、三维视觉系统、数据采集箱以及PC机；转台机构包括底座、连接件、伸缩臂一、伸缩臂二、配重一、驱动机构以及固定台，连接件设置在所述底座上并与驱动机构连接，驱动机构带动连接件转动；伸缩臂一和伸缩臂二分别连接在连接件的两侧；固定台连接在伸缩臂一的端部；配重一连接在伸缩臂二的端部。本发明方法能够在线实时同步检测扑翼机器人的升力、推力，以及翅膀运动的位移、速度、加速度和变形信息，可为扑翼机器人的翅膀结构设计、材料选型和扑动控制规律优化提供快速检测和验证手段。
机器人升力推力翅膀运动信息同步检测系统方法

[发明专利]一种六维力传感器标定装置及其标定的方法-CN201910022049.X有效
发明人： 杨述焱;陈望隆;胡权;孙东杰;李丹若;宋爱国 -专利权人：东南大学
申请日： 2019-01-10 - 公布日： 2020-04-21 - 主分类号： G01L25/00 文献下载
摘要：本发明提出一种六维力传感器标定装置，所述六维力传感器包括传感器弹性体，所述传感器弹性体的中心设置有受力孔；所述六维力传感器标定装置包括机架、转动机构、受力装置、第一加载装置、第二加载装置、第三加载装置和控制系统。本发明通过对六维力传感器弹性体两端同步加载，实现了各个维度的力/力矩输入输出的准确测定；采用固定力源、移动待标定传感器的方式，仅使用五个力源，仅对旋转平台进行一次移动，即可完成整个标定；旋转平台电动旋转，自动限位，加载装置与受力轴可同步旋转，降低了人工操作的难度，避免了人为误差，标定的重复性好；采用弹簧作为蓄力元件，避免了电机转动的不稳定性误差，并且实现了加载和卸载过程的同步标定。
一种六维力传感器标定装置及其方法

[发明专利]一种生物力学测试装置-CN201910506687.9在审
发明人：李丹若;胡权;杨述焱;陈望隆;宋爱国 -专利权人：东南大学
申请日： 2019-06-12 - 公布日： 2019-10-18 - 主分类号： A61B5/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种生物力学测试装置，包括作用力测量模块、多通道无线数据采集模块、信号处理模块、无线收发模块以及交互软件模块；所述多通道无线数据采集模块接收存储作用力测量模块的各个传感器的测量数据，并传输至信号处理模块；信号处理模块对多通道无线数据采集模块输出的数据进行处理后，通过无线收发模块将处理后的数据发送至交互软件模块。本发明能够实时且连续的对人体的生物力学特性进行长期的监测，显示操作者的身体状态以及施力特性的变化数据，充分发挥生物力学测量高集成的优势，综合性高、交互性强、使用体验良好优点。
无线数据采集模块信号处理模块多通道生物力学测试无线收发模块作用力测量交互软件生物力学测量生物力学特性变化数据测量数据接收存储身体状态施力特性数据发送显示操作高集成交互性传感器传输输出监测

[发明专利]一种用于六维力传感器的信号处理系统-CN201910298346.7在审
发明人：陈望隆;杨述焱;胡权;孙东杰;李丹若;宋爱国 -专利权人：东南大学
申请日： 2019-04-15 - 公布日： 2019-07-19 - 主分类号： G01L5/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于六维力传感器的信号处理系统，信号放大模块用于对六维力传感器的六组惠斯通电桥的差分输出信号进行放大，并输出放大后的六路模拟信号；信号采集模块对信号放大模块输出的六路模拟信号进行采集，并转化为数字信号，送入数据处理模块；数据处理模块对信号采集模块采集的数据进行处理，并送入信号传输模块；信号传输模块将六维力传感器解耦后的力/力矩值或者未解耦的模拟电压值发送到对应的上位机；供电模块为所有模块供电。本发明对六维力传感器的模拟输出信号在六维力传感器内进行了处理，使其直接输出数字信号，避免了传输过程对六维力传感器的输出的干扰，同时省去了上位机与传感器间的采集卡采集环节。
六维力传感器数据处理模块信号采集模块信号处理系统信号放大模块模拟信号上位机采集解耦差分输出信号模拟输出信号输出数字信号信号传输模块惠斯通电桥传输过程传输模块供电模块模拟电压输出放大数字信号送入信号输出采集卡传感器送入放大供电环节转化

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