人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種檢測人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人逐漸在越來越大的范圍內(nèi)被使用，遙操作機(jī)器人作為一種性能可靠、技術(shù)成熟的機(jī)器人被廣泛用于各種危險(xiǎn)的、情況復(fù)雜的、人類無法到達(dá)的環(huán)境中工作，它采用的是非?？煽康目刂品绞?，直接由操作者發(fā)出指令來控制。隨著遙操作機(jī)器人執(zhí)行的任務(wù)越來越復(fù)雜，使得人們在追求可靠性的同時(shí)，還對其靈活性提出了更高的要求，而要對復(fù)雜的機(jī)械手實(shí)施遙操作，控制機(jī)械手多個(gè)關(guān)節(jié)一起協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)特定功能，這就需要用到人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置，人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置通過測量操作者手臂上各個(gè)關(guān)節(jié)的位置信息作為控制指令控制機(jī)械手跟蹤人手運(yùn)動(dòng)，使操作者產(chǎn)生很強(qiáng)的臨場感。此外，近年來虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)不斷發(fā)展，人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置可作為一種主要的交互設(shè)備，參與到虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的構(gòu)建中，例如在一個(gè)由計(jì)算機(jī)虛擬的場景里，操作者通過人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機(jī)器等，還有遠(yuǎn)程手術(shù)、游戲、3D動(dòng)畫制作等都需要用到此類裝置。目前市場上的人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)困難，價(jià)格極為昂貴，使其無法大量普及、推廣和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置的肩部檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測誤差較大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，提出了一種外構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，對肩部運(yùn)動(dòng)的檢測環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計(jì)，采用獨(dú)特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測量點(diǎn)布局，極大簡化了復(fù)雜的人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置控制系統(tǒng)，使操作者在使用該裝置時(shí)手臂能保持最大程度的靈活，且肩部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測到，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對應(yīng)的手臂關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場感。本發(fā)明是用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)械手等交互作用的設(shè)備，由上臂固定裝置、連桿，關(guān)節(jié)檢測部件，肩部檢測裝置，肩部基座組成，上臂固定裝置固定于操作者上臂部位，肩部檢測裝置由兩組關(guān)節(jié)檢測部件組成，肩部檢測裝置固定于肩部基座上，肩部基座固定于操作者對應(yīng)的肩關(guān)節(jié)部位，肩部檢測裝置與上臂固定裝置通過兩級連桿鉸接。本發(fā)明檢測關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度由設(shè)置在裝置上相應(yīng)的角度傳感器通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測量，可以精確、靈敏地檢測出在三維空間中操作者的肩部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，該裝置成本低，使用簡單，穿戴方便，維護(hù)容易。
【附圖說明】
[0004]圖1是本發(fā)明的整體軸側(cè)圖。
[0005]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]圖3是關(guān)節(jié)檢測部件105的軸側(cè)圖。
[0007]圖4是關(guān)節(jié)檢測部件105的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明主要零部件:
[0009]101.肩部檢測裝置102.上臂固定裝置105.關(guān)節(jié)檢測部件
[0010]1.肩部基座2.連桿4.上臂固定環(huán)上部
[0011]6.上臂固定環(huán)下部8.轉(zhuǎn)動(dòng)連接件 12.傳動(dòng)軸
[0012]13.角度傳感器
[0013]【具體實(shí)施方式】一:如圖1所示，所述人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置包括上臂固定裝置102，連桿2-1、2-2，肩部檢測裝置101，肩部基座I。所述上臂固定裝置102固定于操作者上臂部位，所述肩部檢測裝置101由兩組關(guān)節(jié)檢測部件105-1和105-2組成，所述肩部檢測裝置101固定于肩部基座I上，肩部基座I固定于操作者肩部，肩部檢測裝置101與上臂固定裝置102通過兩級連桿2-1、2-2鉸接，人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置對操作者手臂肩部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測由關(guān)節(jié)檢測部件105-1和105-2實(shí)施。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述關(guān)節(jié)檢測部件105-1和105-2包括外殼9、10、11，傳動(dòng)軸12和角度傳感器13。所述傳動(dòng)軸12通過齒輪嚙合與角度傳感器13聯(lián)動(dòng)。動(dòng)作實(shí)施過程:當(dāng)傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸12通過齒輪帶動(dòng)角度傳感器13轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述上臂固定裝置102包括上臂固定環(huán)上部4，上臂固定環(huán)下部6，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8。所述上臂固定環(huán)上部4與上臂固定環(huán)下部6的兩端通過螺釘固接形成一個(gè)完整的圓環(huán)。所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8與上臂固定環(huán)上部4通過螺釘鉸接于上臂固定環(huán)上部4的孔E，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8與上臂固定環(huán)上部4鉸接的軸線垂直于上臂固定環(huán)上部4的圓環(huán)軸線。所述肩部檢測裝置101包括關(guān)節(jié)檢測部件105-1、105-2。所述關(guān)節(jié)檢測部件105-1的底座固接于肩部基座I上，所述關(guān)節(jié)檢測部件105-2的底座與關(guān)節(jié)檢測部件105-1的傳動(dòng)軸12固接，所述關(guān)節(jié)檢測部件105-1的傳動(dòng)軸12和關(guān)節(jié)檢測部件105-2的傳動(dòng)軸12的軸線互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測部件105-2的傳動(dòng)軸12的兩端分別與兩根第一級連桿2-1的一端固接，所述兩根第一級連桿2-1的另一端分別與兩根第二級連桿2-2的一端通過螺釘鉸接，所述第一級連桿2-1和第二級連桿2-2鉸接處安裝有連桿隔離柱5，所述兩根第二級連桿2-2的另一端與上臂固定裝置102通過螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8的孔D，所述第二級連桿2-2與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8鉸接的軸線垂直于上臂固定環(huán)上部4與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8鉸接的軸線。動(dòng)作實(shí)施過程:人體上臂能以肩部為定點(diǎn)在一定范圍內(nèi)朝各個(gè)方向擺動(dòng)，固定在操作者上臂的上臂固定裝置102跟隨上臂一起運(yùn)動(dòng)，上臂固定裝置102帶動(dòng)與其鉸接的連桿2-2擺動(dòng)，連桿2-2擺動(dòng)的方向與上臂擺動(dòng)的方向一致，當(dāng)操作者的上臂朝任一方向擺動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)檢測部件105-2的傳動(dòng)軸12的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件8孔D的軸線始終保持相互平行，但兩軸線之間的直線距離會(huì)隨操作者的上臂擺動(dòng)而發(fā)生改變，使鉸接的連桿2-1、2-2之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)與連桿2-1固接的關(guān)節(jié)檢測部件105-2的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)關(guān)節(jié)檢測部件105-2繞其底座固接部件的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與關(guān)節(jié)檢測部件105-2底座固接的關(guān)節(jié)檢測部件105-1的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)檢測部件105-1、105-2的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)各自的角度傳感器13，系統(tǒng)根據(jù)兩個(gè)角度傳感器13檢測到的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法計(jì)算出操作者上臂擺動(dòng)的角度和狀態(tài)。
[0016]作為本發(fā)明的另一實(shí)例，也可以用其他傳感器代替角度傳感器，同樣可以起到檢測人手肩部關(guān)節(jié)在三維空間中運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0017]在不使本發(fā)明的原理受到損害的情況下，上述構(gòu)成的細(xì)節(jié)和【具體實(shí)施方式】僅僅是當(dāng)做例子和圖示的東西，它可以不脫離本發(fā)明的范圍而廣泛改變，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置，用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)械手交互作用的裝置，由肩部基座(1)，肩部檢測裝置(101)，連桿(2-1、2-2)，關(guān)節(jié)檢測部件(105)，上臂固定裝置(102)組成； 其特征在于: 該裝置固定在操作者手臂及肩部的位置上； 上臂固定裝置(102)固定于操作者上臂部位，肩部檢測裝置(101)由兩組關(guān)節(jié)檢測部件(105-1、105-2)組成，肩部檢測裝置(101)固定于肩部基座(I)上，肩部基座(I)固定于操作者肩部，肩部檢測裝置(101)與上臂固定裝置(102)通過兩級連桿(2-1、2-2)鉸接； 人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置對操作者手臂肩部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測由關(guān)節(jié)檢測部件(105-1、105-2)實(shí)施，關(guān)節(jié)檢測部件(105-1、105-2)內(nèi)部安裝有檢測關(guān)節(jié)動(dòng)作的角度傳感器(13)，可檢測操作者肩部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置，其特征在于:所述關(guān)節(jié)檢測部件(105-1、105-2)包括外殼(9、10、11)，傳動(dòng)軸(12)和角度傳感器(13)，所述傳動(dòng)軸(12)通過齒輪嚙合與角度傳感器(13)聯(lián)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置，其特征在于:所述上臂固定裝置(102)包括上臂固定環(huán)上部(4)，上臂固定環(huán)下部(6)，轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)，所述上臂固定環(huán)上部(4)與上臂固定環(huán)下部￠)的兩端通過螺釘固接形成一個(gè)完整的圓環(huán)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)與上臂固定環(huán)上部(4)通過螺釘鉸接于上臂固定環(huán)上部(4)的孔(E)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)與上臂固定環(huán)上部(4)鉸接的軸線垂直于上臂固定環(huán)上部(4)的圓環(huán)軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置，其特征在于:所述肩部檢測裝置(101)包括關(guān)節(jié)檢測部件(105-1、105-2)，所述關(guān)節(jié)檢測部件(105-1)的底座固接于肩部基座(I)上，所述關(guān)節(jié)檢測部件(105-2)的底座與關(guān)節(jié)檢測部件(105-1)的傳動(dòng)軸(12)固接，所述關(guān)節(jié)檢測部件(105-1)的傳動(dòng)軸(12)和關(guān)節(jié)檢測部件(105-2)的傳動(dòng)軸(12)的軸線互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測部件(105-2)的傳動(dòng)軸(12)的兩端分別與兩根第一級連桿(2-1)的一端固接，所述兩根第一級連桿(2-1)的另一端分別與兩根第二級連桿(2-2)的一端通過螺釘鉸接，所述第一級連桿(2-1)和第二級連桿(2-2)鉸接處安裝有連桿隔離柱(5)，所述兩根第二級連桿(2-2)的另一端與上臂固定裝置(102)通過螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)的孔(D)，所述第二級連桿(2-2)與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)鉸接的軸線垂直于上臂固定環(huán)上部(4)與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(8)鉸接的軸線。
【專利摘要】人手上臂外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)檢測裝置，它涉及了一種檢測人手肩部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測誤差較大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，對人手肩部的檢測環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計(jì)，采用獨(dú)特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測量點(diǎn)布局，使操作者在使用該裝置時(shí)，操作者的手臂能保持最大程度的靈活，且肩部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測到，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對應(yīng)的手臂關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場感。
【IPC分類】A61B5-11
【公開號(hào)】CN104545929
【申請?zhí)枴緾N201310491358
【發(fā)明人】蘇茂
【申請人】蘇茂
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日