CN202216801U - 一种双力源六维力传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双力源六维力传感器的标定装置，包括标定工作台，第一升降机构、第二升降机构、加载装置、加载夹持机构及L形传感器基座，第一升降机构包括作为输出端的第一升降块，第一升降块与加载装置的一端连接，第二升降机构包括作为输出端的第二升降块，第二升降块与加载装置的另一端连接，两个纵向施力杆分别与两个升降块刚性连接并分别对两个横向加载方筒施加大小相等，方向相同或相反的垂直力，两个垂直力通过两个横向加载方筒与加载夹持机构转化为合力或合力矩传递给六维力传感器，六维力传感器固定于L型传感器基座上，L型传感器基座装载在标定工作台上。

Description

一种双力源六维力传感器标定装置

技术领域

本实用新型涉及一种六维力传感器标定加载台领域，特别涉及一种双力源六维力传感器标定装置。

背景技术

六维力传感器是可以同时检测空间三维力信息（Fx、Fy、Fz）和三维力矩信息（Mx、My、Mz）的力信息获取设备。广泛应用于机器人、建筑业及航空航天等领域。六维力传感器设计加工完成后，为确定六维力传感器的输入输出关系，进而进行解耦和求解各种输入输出特性，需要进行标定试验。标定装置在传感器研制过程中占据着重要的作用，标定装置的精度直接制约着六维力传感器测量精度，标定装置使用方法的繁易也直接影响着六维力传感器的设计制作周期和成本。

目前国内外多维力传感器研究单位研制出的传感器标定装置主要是砝码式、龙门式（、双十字架式、四千斤顶式的标定装置。其中砝码式标定用砝码提供标准加载力，可以通过滑轮或杠杆原理实现各方向单维力的单独标定，在中小量程多维力传感器的标定中使用较为普遍，并具有精度高，易操作等特点。但受标定试验人员体力的影响，不能应用于大量程多维力传感器的多维标定力加载。中国专利CN1727861A公开了一种龙门式并联传感器标定装置，中国专利CN1715856A公开了一种龙门式无极升降式六维力传感器标定装置，均可实现大尺寸、大量程多维力传感器多维标定力加载，但须手摇加载减速机和调整升降滑轮，不能解决自动加载及其动态载荷加载问题，且不能实现各个方向单维力的单独加载。中国专利CN101226095A公开了一种四千斤顶式六维力传感器标定装置，中国专利CN101776506A公开了一种双十字架式大型多维力传感器标定加载台，由于加力装置为液压缸或千斤顶，体积大、量程高，并采用厚重的加载盘作为力传递元件，都仅适用于大型及大量程（吨位级）六维力传感器的静、动态标定加载，不能标定中小型及中小量程六维力传感器，否则，加载板自重所引入的系统误差严重影响标定精度且其加工与安装复杂。每改变一次单维力/力矩的加载方向，就需要多次移动笨重的加载液压缸或千斤顶，试验操作非常复杂，标定试验效率较低并给标定试验人员带来繁重的劳动强度。且中国专利CN101226095A不能实现各个方向单维力的单独加载。中国专利CN101464201B公开了一种六维大力传感器的标定装置，结构紧凑，刚度和精度较高，但同样不能解决自动加载及其动态载荷加载问题，且不能实现各个方向单维力的单独加载。

随着机器人技术，航天器对接，及风洞试验等技术的发展，对六维力传感器动态特性研究就显得越来越重要。为研究六维力传感器的动态特性，必须对其进行动态标定试验，即利用动态标定装置向传感器输入已知动态力。此外，由于六维力传感器不可避免地存在出现维间耦合问题，对传感器进行各个方向单维力的加载标定更有利于实现六维力传感器的解耦，进而提高传感器测量精度。由于须采集大量数据，标定试验工作劳动强度较大，可自动加载的标定装置能大大节省试验操作人员体力，提高试验效率，缩减传感器设计与制作周期。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双力源六维力传感器的标定装置，包括第一升降机构、第二升降机构、加载装置、加载夹持机构及L形传感器基座，第一升降机构包括作为输出端的第一升降块，第一升降块与加载装置的一端连接，第二升降机构包括作为输出端的第二升降块，第二升降块与加载装置的另一端连接，

加载装置包括第一纵向施力杆、第二纵向施力杆、第一横向加载方筒及第二横向加载方筒，所述第一纵向施力杆的上端作为加载装置的一端与第一升降机构的第一升降块连接，在第一纵向施力杆的下端连接有第一方孔套，第一方孔套套设在第一横向加载方筒上且第一方孔套与第一横向加载方筒之间形成横向滑动连接，第一横向加载方筒与加载夹持机构的一端连接；第二纵向施力杆的上端作为加载装置的另一端与第二升降机构的第二升降块连接，在第二纵向施力杆的下端连接有第二方孔套，第一方孔套套设在第二横向加载方筒上且第一方孔套与第二横向加载方筒之间形成横向滑动连接，第二横向加载方筒与加载夹持机构的另一端连接，

L形传感器基座设在标定工作台上，L形传感器基座由相互垂直的第一臂和第二臂组成，在第一臂上设有用于放置六维力传感器的第一凹槽，在第二臂上设有用于放置六维力传感器的第二凹槽。

同现有技术比较，本实用新型的优点是：1）通过PC机控制电机转动，标准单维力传感器测量加载力的大小，可以对六维力传感器进行连续的动、静态标定，操作简单方便，标定加载力的大小无级可调且分辨率高；2）在第一纵向施力杆的下端连接有第一方孔套，第一方孔套套设在第一横向加载方筒上且第一方孔套与第一横向加载方筒之间形成横向滑动连接，第一纵向施力杆可对第一横向加载方筒施加向上或向下的垂直力，在第二纵向施力杆的下端连接有第二方孔套，第一方孔套套设在第二横向加载方筒上且第一方孔套与第二横向加载方筒之间形成横向滑动连接，第二纵向施力杆可对第二横向加载方筒施加向上或向下的垂直力，当六维力传感器固定在L型传感器基座第一凹槽时，使第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的Z方向合力通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成Z方向力的标定；使第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等，方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的X方向力矩（或Y方向力矩）通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成X方向力矩（或Y方向力矩）的标定；将六维力传感器沿标定轴旋转90度，再次固定于L型传感器基座的第一凹槽上，使第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等，方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的Y方向力矩（或X方向力矩）通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成Y方向力矩（或X方向力矩）的标定。当六维力传感器固定在L型传感器基座第二凹槽时，使第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的X方向（或Y方向）合力通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成X方向力（或Y方向力）的标定；将六维力传感器沿标定轴旋转90度，再固定于L型传感器基座的第二凹槽上，若第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的Y方向（或X方向）合力通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成Y方向力（或X方向力）的标定；使第一升降块、第二升降块分别带动第一纵向施力杆、第二纵向施力杆对第一横向加载方筒、第二横向加载方筒由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的Z方向力矩通过加载夹持机构传递给六维力传感器，完成Z方向力矩的标定。传统的六维力传感器标定装置，传感器安装位置固定不变，需要四个加载点才可以完成六个方向力或力矩的单独加载，并采用厚重的加载盘作为力传递元件，加载盘的自重较大，标定试验中，加载盘的自重所引入的误差对于大量程（数吨级）六维力传感器的标定影响较小，但对于中小量程（数十牛级）六维力传感器的标定，自重所引入的误差影响很大，甚至会产生错误的标定结果，试验过程需要多次移动笨重的加力装置，如加载液压缸，标定试验操作困难，试验效率较低，试验人员劳动强度很大，而本实用新型装置，整个标定过程仅需一次改变六维力传感器在L形传感器基座上的安装位置，即六维力传感器分别安装在L形传感器基座的第一凹槽和第二凹槽上，使得仅用两个加载点就可以完成六个方向力或力矩的单独标定，即采用中空的第一、第二横向加载方筒作为力传递元件传递加载力，挠度小且重量轻，减少了因力传递元件的自重和力传递元件受力后的变形而引入的误差，提高了标定精度，使得本实用新型装置既适用于大量程六维力传感器的标定，也适用于中小量程六维力传感器的标定，全部标定过程中，仅需改变六维力传感器在L型传感器基座的安装方向而不需要多次移动体积大且重量大的力源（加载液压缸等），就可对六维力传感器六个方向单维力/力矩进行标定，大大减少了试验人员的劳动强度，标定试验效率高； 3）六维力传感器通过L型传感器基座安装在标定试验台上，伺服电机根据六维力传感器的实际高度需要控制两个升降块上下移动，升降块的位移行程广，使本实用新型装置既可以用于大体积（直径与高度0.5m~1m）六维力传感器标定，也可以用于中小体积（直径与高度5cm~0.5m）六维力传感器标定；4）现有的中小量程六维力传感器标定装置仅能对六维力传感器进行混合力/力矩输出标定试验，而不能对各个方向单维力或力矩进行单独标定，因此只能采用基于矩阵广义逆的静态解耦算法进行解耦，算法涉及到众多矩阵运算，容易产生病态矩阵，影响解耦的精度和可靠性，本实用新型装置可实现各个方向单维力或力矩的单独标定，根据各个方向单维力或力矩的单独标定的试验数据，可准确计算出各向力或力矩输入与输出的维间耦合关系，采用基于耦合误差建模的六维力传感器标定解耦方法进行解耦，无需复杂的矩阵运算，算法简单可靠且解耦精度较高；5）整个标定装置结构简单，易于安装、拆卸与维护。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图（标定Z方向力与X、Y方向力矩）。

图2为本实用新型的立体结构示意图（标定X、Y方向力与Z方向力矩）。

图3为本实用新型中L型传感器基座简图。

图4为本实用新型中六维力传感器简图。

图5为本实用新型中加载夹持机构的第一夹块简图。

图6为本实用新型中加载夹持机构的第二夹块简图。

图7为本实用新型中加载夹持机构与六维力传感器装配示意图。

图8为本实用新型中升降机构结构示意图。

图9为本实用新型中标定工作台简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

参照图1、2，为本实用新型的立体结构示意图，标定装置包括标定工作台11、第一升降机构、第二升降机构、加载装置、加载夹持机构14及L形传感器基座12。

第一升降机构包括作为输出端的第一升降块7，第一升降块7与加载装置的一端连接，第二升降机构包括作为输出端的第二升降块8，第二升降块8与加载装置的另一端连接。

加载装置包括第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10、第一横向加载方筒15及第二横向加载方筒16，第一纵向施力杆9的上端作为加载装置的一端与第一升降机构的第一升降块7连接，在第一纵向施力杆9的下端连接有第一方孔套91，第一方孔套91套设在第一横向加载方筒15上且第一方孔套91与第一横向加载方筒15之间形成横向滑动连接，第一纵向施力杆9可对第一横向加载方筒15施加向上或向下的垂直力，第一横向加载方筒15与加载夹持机构14的一端连接；第二纵向施力杆10的上端作为加载装置的另一端与第二升降机构的第二升降块8连接，在第二纵向施力杆10的下端连接有第二方孔套101，第一方孔套101套设在第二横向加载方筒16上且第一方孔套101与第二横向加载方筒16之间形成横向滑动连接，第二纵向施力杆10可对第二横向加载方筒16施加向上或向下的垂直力，第二横向加载方筒16与加载夹持机构14的另一端连接。第一横向加载方筒15及第二横向加载方筒16上端安装有标准单维力传感器，可以测量第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10分别对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16施加垂直力的大小和方向，标准单维力传感器的精度为0.05%F.S.或0.02% F.S. ，第一横向加载方筒15及第二横向加载方筒16下端安装有非接触式位移传感器，用于测量纵向施力杆或升降块垂直位移的大小。 加载装置材料采用优质中碳钢、合金结构钢等，通过适当的热处理工艺增加其力学性能。

L形传感器基座12安装在标定工作台11上，参照图3，L形传感器基座12由相互垂直的第一臂121和第二臂122组成，第一臂121与第二臂122通过无缝焊接连接而成，机械加工保证其垂直度，为保证受力后垂直度不变，将筋安装于第一臂121与第二臂122相交的内侧面，在第一臂121上设有用于放置六维力传感器13的第一凹槽1211，在第二臂122上设有用于放置六维力传感器的第二凹槽1221，用于方便安装六维力传感器13，第一凹槽1211上打有传感器水平安装螺孔1212，第二凹槽1221上打有传感器垂直安装螺孔1222，六维力传感器可根据标定力或力矩的方向分别被固定于第一凹槽1211或第二凹槽1221上，第一臂121四角处装有四个L型传感器基座固定孔1213，用于与L型传感器基座安装孔1107配合，将L型传感器基座12固定于标定工作台11的水平钢板1101上表面。

参照图4，六维力传感器13由标定轴1301，顶盖1302，传感器基体1303组成。参照图5、6、7，加载夹持机构14由相互叠合在一起的第一夹块140与第二夹块141组成，在第一夹块140上设有用于夹持标定轴1301的第一方形凹槽1401，在第一方形凹槽1401内第一标定轴连接螺孔1402，在第二夹块141上设有用于夹持标定轴1301的第二方形凹槽1411，在第二方形凹槽1411内第二标定轴连接螺孔1402，拧紧第一标定轴连接螺孔1402、第二标定轴连接螺孔1402处螺母，保证夹紧标定轴1301上部；加载夹持机构14的一端嵌入第一横向加载方筒15并由2个或2个以上的贯穿第一横向加载方筒15和加载夹持机构14一端的螺栓连接，加载夹持机构14的另一端嵌入第二横向加载方筒16并由2个或2个以上的贯穿第二横向加载方筒16和加载夹持机构14另一端的螺栓连接，保证第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16与加载夹持机构14不发生相对移动。

参照图8，第一升降机构和第二升降机构采用螺旋升降装置，螺旋升降装置由第一方形基座1、第一方形立柱3、第二方形立柱4、伺服电机17、减速器18、第一齿轮19、第二齿轮20、第三齿轮21、第四齿轮22、第五齿轮23、滚珠丝杠24、滚珠螺母25、第一导轨26和第二导轨27组成，第一方形立柱3装载于第一方形基座1上表面的一端，第二方形立柱4装载于第一方形基座1上表面的另一端。伺服电机17的输出轴与减速器18的输入端刚性连接，降低转速同时提高输出扭矩，减速器18输出轴与第一齿轮19中心刚性连接，第一齿轮19的一侧与第二齿轮20啮合，另一测与第三齿轮21啮合，第二齿轮20同时与第五齿轮23啮合，第三齿轮21同时与第四齿轮22啮合，五个相互啮合的齿轮中心位于同一条直线上，使得伺服电机带动第四齿轮22，第五齿轮23同速同向转动。第五齿轮23中心孔与滚珠丝杠24下端刚性连接。第一方形立柱3与第二方形立柱4断面呈U形且内部结构相同，滚珠螺母25与滚珠丝杠24螺纹配合，滚珠螺母25与第一升降块7刚性连接，为增加稳固性，滚珠螺母25在滚珠丝杠24两侧与为其导向的第一导轨26和第二导轨27滑动连接。

参照图9，为本实用新型中标定工作台11简图，标定工作台11由水平钢板1101，第一竖直转接板1102，第二竖直转接板1103，第三竖直转接板1104，第四竖直转接板1105，传感器走线孔1106，L型传感器基座安装孔1107组成。传感器走线孔1106用于放置六维力传感器的输出电缆。水平钢板1101的左侧面两端分别与第一竖直转接板1102，第二竖直转接板1103刚性连接呈直角，右侧面两端分别与第三竖直转接板1104，第四竖直转接板1105刚性连接呈直角，机械加工采用无缝焊接，并保证其垂直度。标定工作台11通过第一竖直转接板1102、第二竖直转接板1103、第三竖直转接板1104，第四竖直转接板1105分别与第一箱型立柱3、第二箱型立柱4、第三箱型立柱5、第四箱型立柱6的侧面的螺纹连接固定于四个箱型立柱之间。为保证水平钢板1101受力时不发生任何形变，水平钢板1101下表面铺有加强筋。水平钢板1101表面有L型传感器基座安装孔1107，用于与L型传感器基座12螺纹连接。

当六维力传感器13固定在L型传感器基座12第一凹槽1211时，使第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的Z方向合力通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成Z方向力的标定；使第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等，方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的X方向力矩（或Y方向力矩）通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成X方向力矩（或Y方向力矩）的标定；将六维力传感器13沿标定轴1301旋转90度，再次固定于L型传感器基座的第一凹槽1212上，使第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等，方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的Y方向力矩（或X方向力矩）通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成Y方向力矩（或X方向力矩）的标定。

当六维力传感器13固定在L型传感器基座第二凹槽1221时，使第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的X方向（或Y方向）合力通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成X方向力（或Y方向力）的标定；将六维力传感器13沿标定轴1301旋转90度，再固定于L型传感器基座的第二凹槽1221上，若第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相同的垂直力，两个逐步加载的垂直同向力转化为逐步加载的Y方向（或X方向）合力通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成Y方向力（或X方向力）的标定；使第一升降块7、第二升降块8分别带动第一纵向施力杆9、第二纵向施力杆10对第一横向加载方筒15、第二横向加载方筒16由零开始逐步施加向上或向下的大小相等的方向相反的垂直力，两个逐步加载的垂直力转化为逐步加载的Z方向力矩通过加载夹持机构14传递给六维力传感器13，完成Z方向力矩的标定。

整个标定试验过程由PC机控制两个伺服电机，并由标准单向力传感器测量加载力的大小和正负方向，由非接触式位移传感器检测夹具的位置。并通过将六维力传感器13分别安装在L型传感器基座12的第一凹槽1211或第二凹槽1221上，可分别对3个方向力和3个方向力矩进行精确标定。根据各方向单维力加载的试验标定数据，设六维力传感器13输入与输出构成线性定常系统，从维间耦合的本质出发，建立六维力传感器13的维间耦合模型。

将每路的输出电压先减去干扰力维间耦合引入的那一部分压值，即消除耦合误差，再除以k _ii 求力，则完成了各维力之间的解耦计算。如式(1)所示。   

                                                                      式中

                (1)

式(1)解耦需要已知耦合干扰力向量，而实际解耦过程中，已知量为各路输出的电信号，各维力输入的大小均为未知量，必须用输出电压值代替耦合干扰力。解耦公式如式(2)所示。

 

                         (2)

式(2)中的全部待定常数即可由静态标定试验数据进行一元线性拟合获得。最后将所测电压带入式(2)中则完成了解耦。

Claims (3)

1.一种双力源六维力传感器的标定装置，包括：标定工作台（11），其特征是，所述标定装置还包括第一升降机构、第二升降机构、加载装置、加载夹持机构（14）及L形传感器基座（12），第一升降机构包括作为输出端的第一升降块（7），第一升降块（7）与加载装置的一端连接，第二升降机构包括作为输出端的第二升降块（8），第二升降块（8）与加载装置的另一端连接，

所述的加载装置包括第一纵向施力杆（9）、第二纵向施力杆（10）、第一横向加载方筒（15）及第二横向加载方筒（16），所述第一纵向施力杆（9）的上端作为加载装置的一端与第一升降机构的第一升降块（7）连接，在第一纵向施力杆（9）的下端连接有第一方孔套（91），第一方孔套（91）套设在第一横向加载方筒（15）上且第一方孔套（91）与第一横向加载方筒（15）之间形成横向滑动连接，第一横向加载方筒（15）与加载夹持机构（14）的一端连接；所述第二纵向施力杆（10）的上端作为加载装置的另一端与第二升降机构的第二升降块（8）连接，在第二纵向施力杆（10）的下端连接有第二方孔套（101），第一方孔套（101）套设在第二横向加载方筒（16）上且第一方孔套（101）与第二横向加载方筒（16）之间形成横向滑动连接，第二横向加载方筒（16）与加载夹持机构（14）的另一端连接，

所述L形传感器基座（12）设在标定工作台（11）上，L形传感器基座（12）由相互垂直的第一臂（121）和第二臂（122）组成，在第一臂（121）上设有用于放置六维力传感器的第一凹槽（1211），在第二臂（122）上设有用于放置六维力传感器的第二凹槽（1221）。

2.根据权利要求1所述的双力源六维力传感器的标定装置，其特征是，所述的加载夹持机构（14）由相互叠合在一起的第一夹块（140）与第二夹块（141）组成，在第一夹块（140）上设有用于夹持传感器标定轴的第一方形凹槽（1401），在第一方形凹槽（1401）内第一标定轴连接螺孔（1402），在第二夹块（141）上设有用于夹持传感器标定轴的第二方形凹槽（1411），在第二方形凹槽（1411）内第二标定轴连接螺孔（1402）；加载夹持机构（14）的一端嵌入第一横向加载方筒（15）并由2个或2个以上的贯穿第一横向加载方筒（15）和加载夹持机构（14）一端的螺栓连接，加载夹持机构（14）的另一端嵌入第二横向加载方筒（16）并由2个或2个以上的贯穿第二横向加载方筒（16）和加载夹持机构（14）另一端的螺栓连接。

3.根据权利要求1或2所述的双力源六维力传感器的标定装置，其特征是，第一升降机构和第二升降机构采用螺旋升降装置，所述升降装置,包括第一方形基座（1）、第一方形立柱（3）、第二方形立柱（4）、伺服电机（17）、减速器（18）、第一齿轮（19）、第二齿轮（20）、第三齿轮（21）、第四齿轮（22）、第五齿轮（23）、滚珠丝杠（24）、滚珠螺母（25）、第一导轨（26）和第二导轨(27)，第一方形立柱（3）装载于第一方形基座（1）上表面的一端，第二方形立柱（4）装载于第一方形基座（1）上表面的另一端，伺服电机（17）的输出轴与减速器（18）的输入端刚性连接，减速器（18）输出轴与第一齿轮（19）中心刚性连接，第一齿轮（19）的一侧与第二齿轮（20）啮合，另一侧与第三齿轮（21）啮合，第二齿轮（20）同时与第五齿轮（23）啮合，第三齿轮（21）同时与第四齿轮（22）啮合，五个相互啮合的齿轮中心位于同一条直线上，第五齿轮（23）中心孔与滚珠丝杠（24）下端刚性连接，第一方形立柱（3）与第二方形立柱（4）的内部结构相同，滚珠螺母（25）与滚珠丝杠（24）螺纹配合，滚珠螺母（25）与第一导轨（26）和第二导轨(27)滑动连接，滚珠螺母（25）与升降机构的输出端刚性连接。

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