[0001] 本发明涉及击打力量测量技术领域，特指一种击打测力仿人机器人。

[0002] 随着机器人技术的不断迭代更新，力传感器作为击打测力仿人机器人的核心零部件在机器人感知技术中发挥着重要作用。特别是在人与机器人交互的过程中，力传感器测量的准确和稳定性对系统的安全和可靠性起到关键的作用，研发对人友好型的击打测力仿人机器人及装置具有重要意义。

[0003] 传统的测力结构只能测量单点轴向双向力或者通过传感器数量上的组合，实现二维平面力的测量，但是无法实现曲面力的测量。

[0004] 目前针对大量程小体积和大量程大面积测量区域的圆柱体曲面测力装置存在技术壁垒，即，市面上小体积的传感器大多是针对平面的测力，无法测量曲面的受力，无法适用于大量程小体积的圆柱体或椎体曲面力的测量；

[0005] 另外，现有技术中也暂无可测量圆柱体各位置各方向力的测力装置，故研发大量程、结构紧凑和测力精确的圆柱体或者圆锥台曲面力的测量装置在机器人智能感知、人机交互、VR力触觉反馈、仿人肢体关节力测量、体育健身器材、武术训练、军事日常训练和测量控制等领域均具有重要意义。

[0006] 现有的测力装置位于柱身最上面的两个手整体采用高低分布设计，无法模拟人两个手臂同一水平线高度的设计，会降低使用者的体验效果。现有测力装置整体柱身采用单端固定支撑的方式，在击打的过程中柱身会摇晃偏离轴线位置，传感器受力端重力分力发生变化而出现误检测的现象。

[0007] 综上，现有技术中用于测量力的机器人存在以下不足：

[0008] 1、现有的测力装置位于柱身最上面的两个手整体采用高低分布设计，无法模拟人两个手臂同一水平线高度的设计，不仅会降低使用者的体验效果，也会存在由于体验效果不好而影响测量精准度的问题；

[0009] 2、现有的测力装置击打的过程中柱身摇晃偏离轴线位置，传感器受力端重力分力发生变化导致测力传感器出现误检测的现象，影响测量精准度的问题；

[0010] 3、现有的测力装置手和脚后方以及手的前方与柱身连接处有结构突出外露在柱身之外，使用者若不小心击打在外露的结构会受伤甚至骨折，外露的结构一是影响整体美观度，二是严重影响使用者的人身安全和测量准确度的问题。

[0011] 故亟需一种击打测力仿人机器人，能解决现有技术中所存在的问题。

[0050] 为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0051] 如图1至图13所示，一种击打测力仿人机器人，包括有呈圆柱体状的柱身1，柱身1内设置有中间支撑柱9，柱身1上设置有多个圆锥台手臂和弯圆柱脚，弯圆柱脚设置在圆锥台手臂的下方，圆锥台手臂通过圆锥台手臂连接件与中间支撑柱9连接；圆锥台手臂中设置有圆锥台手臂第一传感器45。

[0052] 圆锥台手臂包括有第一圆锥台手臂2、第二圆锥台手臂3和第三圆锥台手臂4，第一圆锥台手臂2和第二圆锥台手臂3通过圆锥台手臂阶梯式连接件21与中间支撑柱9相连接；

[0053] 第三圆锥台手臂4通过第三圆锥台手臂连接件44与中间支撑柱9相连接；

[0054] 第一圆锥台手臂2和第二圆锥台手臂3分别对应地通过圆锥台手臂阶梯式连接件21使第一圆锥台手臂2和第二圆锥台手臂3相对与圆锥台手臂第一传感器45的轴线降低或抬高；

[0055] 第三圆锥台手臂4通过第三圆锥台手臂连接件44与对应的圆锥台手臂第一传感器45的轴线在同一水平面上。

[0056] 在本发明中，第一圆锥台手臂2与第二圆锥台手臂3的结构相同，第一圆锥台手臂2与第二圆锥台手臂3分别从中间支撑柱9中向不同方向设置；第三圆锥台手臂4设置在第一圆锥台手臂2和第二圆锥台手臂3的下方。

[0057] 作为本发明的一种实施方式，中间支撑柱9的背面设置有第一倾斜方槽95和第二倾斜方槽96，第一圆锥台手臂2通过对应的圆锥台手臂阶梯式连接件21安装在倾斜方槽95中，利用圆锥台手臂阶梯式连接件21将与其连接的圆锥台手臂43水平轴线降低至高位开口91和低位开口92的中间轴线处；

[0058] 第二圆锥台手臂3穿过圆锥台手臂低位开口92后，整体倒置180°并水平逆时针旋转一定角度后，通过圆锥台手臂固定座48安装在中间支撑柱9背面的第二倾斜方槽96，利用圆锥台手臂阶梯式连接件21将与其连接的圆锥台手臂43水平轴线抬高至高位开口91和低位开口92的中间轴线处。

[0059] 详细地说，本发明击打测力仿人机器人，包括柱身1、第一圆锥台手臂2，第二圆锥台手臂3，第三圆锥台手臂4、弯圆柱脚本体5和固定基座6；柱身1包括中间支撑柱9、柱身填充层8、柱身外皮层7、柱身测力模组、外壳和信号调理器；中间支撑柱9位于柱身1中心，柱身测力模组安装在中间支撑柱9上，外壳通过螺丝固定在中间支撑柱9上，柱身测力模组位于中间支撑柱9前侧上部，外壳环绕中间支撑柱9下部，外壳后部向上延伸包覆中间支撑柱9后侧，柱身测力模组与外壳共同构成圆柱体结构，圆柱体结构外周包覆有柱身填充层8；柱身外皮层7套设在柱身填充层8外周；第一圆锥台手臂2，第二圆锥台手臂3，第三圆锥台手臂4、弯圆柱脚本体5分别安装固定在中间支撑柱9上，第一圆锥台手臂2与第二圆锥台手臂3处于同一水平线上；中间支撑柱9通过嵌合固定连接在固定基座6上；信号调理器通过螺丝固定在中间支撑柱9上，并与整个击打测力仿人机器人的各传感器电气连接，信号调理器通过外部通讯线缆171与外部设备连接；柱身测力模组设有若干组圆周阵列分布的测力模组结构，若干组测力模组结构覆盖整个击打测力仿人机器人柱体正前侧的侧面区域。固定基座6用于固定整个击打测力仿人机器人，可通过螺丝固定到地面或者加配重固定。外壳通过螺丝固定到中间支撑柱9上，外壳既起到保护圆柱体内部电气元件的作用，又同时为外面柱身填充层8内圆面提供支撑作用。

[0060] 详细地说，为了解决两个上手臂同一水平线高度的设计问题，两个上手臂采用阶梯式连接件并且高低位固定安装。第一圆锥台手臂2和第二圆锥台手臂3结构一致，只是安装朝向有所不同。第一圆锥台手臂2与第三圆锥台手臂4总体结构相同，其唯一区别之处在于圆锥台手臂连接件为呈阶梯式设置的圆锥台手臂阶梯式连接件210，圆锥台手臂阶梯式连接件210的轴线与圆锥台手臂第一传感器45的轴线具有高度差；第三圆锥台手臂连接件44为水平结构，圆锥台手臂本体43与圆锥台手臂第一传感器45的轴线在同一水平面上。第三圆锥台手臂连接件44是使圆锥台手臂本体43与圆锥台手臂第一传感器45的轴线在同一水平面上的，而圆锥台手臂阶梯式连接件210是通过将圆锥台手臂本体43相对于圆锥台手臂第一传感器45的轴线降低或者抬高一定水平高度，从而来调整手臂的整体水平高度。

[0061] 中间支撑柱9设置有圆锥台手臂高位开口91、圆锥台手臂低位开口92、第一倾斜方槽95和第二倾斜方槽96；第一圆锥台手臂2穿过圆锥台手臂高位开口91并整体水平顺时针旋转一定角度后通过圆锥台手臂固定座48安装在中间支撑柱9背面的第一倾斜方槽95内，利用圆锥台手臂阶梯式连接件210将第一圆锥台手臂2与其连接的圆锥台手臂本体43水平轴线降低至圆锥台手臂高位开口91和圆锥台手臂低位开口92的中间轴线处；第二圆锥台手臂3穿过圆锥台手臂低位开口92后，整体倒置180°并水平逆时针旋转一定角度后通过圆锥台手臂固定座48安装在中间支撑柱9背面的第二倾斜方槽96，利用圆锥台手臂阶梯式连接件210将第二圆锥台手臂3与其连接的圆锥台手臂水平轴线抬高至圆锥台手臂高位开口91和圆锥台手臂低位开口92的中间轴线处，第一圆锥台手臂2与第二圆锥台手臂3处于同一水平线高度。

[0062] 本实施例中，两个上圆锥台手臂采用同一水平线高度的设计，与人体手臂结构布置更为贴近，可以大大提升使用者的体验效果。圆锥台手臂通过替换圆锥台手臂阶梯式连接件210和第三圆锥台手臂连接件44的方式，并且利用空间上的安装调整来实现同一水平线高度设计，大大减少了结构的加工和安装成本。本实施例采用该种圆锥台手臂和弯圆柱脚静态测力结构，可以充分利用柱身1背后的空间安装整体圆锥台手臂和弯圆柱脚结构，而无须将圆锥台手臂和弯圆柱脚的结构突出外露在柱身1圆柱体之外，提高整体的美观度，而且便于柱身外皮层7和柱身填充层8的加工和安装。

[0063] 作为本发明的一种实施方式，柱身1上设置有无弹力锤结构18，无弹力锤结构18包括有上锤头181、下锤头182和锤头连接杆183；

[0064] 锤头连接杆183的下端固定连接在柱身1的基座圆座61上，锤头连接杆183的上端贯穿固定下锤头182并嵌合固定上锤头181，上锤头181和下锤头182紧密贴合到中间支撑柱9上。

[0065] 进一步的，多个所述无弹力锤结构18呈空间圆周分布贴合设置在所述中间支撑柱9上，且多个所述无弹力锤结构18插销式固定在所述中间支撑柱上，为柱身1整体提供机械制动的支撑点，限制柱身1的任意方向的摇晃运动。

[0066] 无弹力锤结构18整体包裹有橡胶，且内部填充有钢珠，通过在无弹力锤结构18内部填充钢珠，当中间支撑柱9摇晃挤压上下锤头后，通过锤头内部填充钢珠间的滚动运动摩擦力及时消除柱身1任意方向的摇晃运动。

[0067] 详细地说，固定基座6包括基座圆座61、基座连接圆筒62和基座固定板63；基座连接圆筒62安装在基座固定板63上，基座圆座61安装在基座连接圆筒62，中间支撑柱9采用插销式配合安装固定的方式安装在基座圆座61上；还包括无弹力锤结构18，为了解决柱身1摇晃带来的测力干扰问题，快速消除柱身1的摇晃，本发明采用多组空间圆周分布贴合的方式或者三组空间三角分布式贴合的方式的无弹力锤结构18来快速消除柱身1的摇晃，无弹力锤结构18包含上锤头181、下锤头182和锤头支撑杆183；锤头整体采用橡胶包裹，内部填充有钢珠，锤头支撑杆183下端通过紧配合连接固定到基座圆座61上，锤头支撑杆183上端贯穿固定下锤头182并且嵌合固定上锤头181上，上锤头181和下锤头182再分别紧密贴合到中间支撑柱9上；无弹力锤结构18采用采用多组空间圆周分布贴合或者三组空间三角分布式贴合在中间支撑柱9插销式固定的另一端，可及时消除柱身1任意方向的摇晃。

[0068] 两个上手臂采用同一水平线高度的设计，与人体手臂结构布置更为贴近，可以大大提升使用者的体验效果。手臂通过替换圆锥台手臂阶梯式连接件210和第三圆锥台手臂连接件44的方式，并且利用空间上的安装调整来实现同一水平线高度设计，大大减少了结构的加工和安装成本。

[0069] 在本发明的某些实施方式中，固定基座6用于固定整个击打测力仿人机器人，可通过螺丝固定到地面或者加配重固定；本发明还包括有延长板130；外壳包括上外壳10、下外壳110和前外壳120；延长板130通过螺丝固定在中间支撑柱9背部最上方，上外壳10固定在延长板130上；上外壳10设有三个用于支撑固定柱身填充层8的支撑环脚本体101；

[0070] 上外壳10、下外壳110安装在中间支撑柱9后侧且两者分别位于后侧的上部与下部，前外壳120安装在中间支撑柱9前侧下部，上外壳10、下外壳110和前外壳120共同形成供中间支撑柱9穿设的圆柱体结构。

[0071] 在本发明的某些实施方式中，弯圆柱脚5包括有弯圆柱脚外皮层51、弯圆柱脚填充层52、弯圆柱脚末端杆53、弯圆柱脚第一传感器54、弯圆柱脚第二传感器57、弯圆柱脚关节56、弯圆柱脚根部杆59和弯圆柱脚挡圈510。

[0072] 详细地说，弯圆柱脚填充层52固定连接到弯圆柱脚根部杆59和弯圆柱脚关节56上，并通过弯圆柱脚外皮层51整体包裹并固定到弯圆柱脚挡圈510的圆截面上，确保击打在弯圆柱脚外皮层51上的力可以均匀有效地传递给弯圆柱脚末端杆53和弯圆柱脚关节56。

[0073] 弯圆柱脚5包括有包括弯圆柱脚外皮层51、弯圆柱脚填充层52、弯圆柱脚末端杆53、弯圆柱脚第一传感器54、弯圆柱脚第二传感器57、弯圆柱脚关节56、弯圆柱脚根部杆59和开设有阵列孔5102的弯圆柱脚挡圈510；弯圆柱脚根部杆59形成串联式静态测力结构的第一段，中间支撑柱9开设有圆形开口94，弯圆柱脚整体通过弯圆柱脚根部杆59与圆形开口
94过盈配合固定；弯圆柱脚关节56与弯圆柱脚第二传感器57组成串联式静态测力结构的第二段，弯圆柱脚末端杆53与弯圆柱脚第一传感器54组成串联式静态测力结构的第三段；弯圆柱脚填充层52采用带缺口且具有弹性性能的环形柱体作为填充层，弯圆柱脚填充层52堆叠固定连接到弯圆柱脚根部杆59和弯圆柱脚关节56上，并通过弯圆柱脚外皮层51整体包裹，再利用弯圆柱脚外皮层51开口处的绳子收紧固定到弯圆柱脚挡圈510的圆截面上，确保击打在弯圆柱脚外皮层51上的力可以均匀有效地传递给内部测力结构件弯圆柱脚末端杆
53和弯圆柱脚关节56，弯圆柱脚挡圈510则通过挡圈上的第七螺丝5101固定在弯圆柱脚根部杆59上。

[0074] 需要指出的是如果整体装置侧重于更好的测力精度、更低廉的传感器和加工成本，本发明提到的方案更优于以上提到的替代方案。

[0075] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。