手臂屈伸檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)人手手臂屈伸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置。
【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(lái)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(lèi)無(wú)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(lái)控制。隨著遙操作機(jī)器人執(zhí)行的任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜，使得人們?cè)谧非罂煽啃缘耐瑫r(shí)，還對(duì)其靈活性提出了更高的要求，而要對(duì)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(cè)裝置，人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置通過(guò)測(cè)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(chǎng)感。此外，近年來(lái)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(cè)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(chǎng)景里，操作者通過(guò)人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(huà)制作等都需要用到此類(lèi)裝置。目前市場(chǎng)上的人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)困難，價(jià)格極為昂貴，使其無(wú)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(duì)現(xiàn)有手臂屈伸檢測(cè)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測(cè)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(duì)手臂屈伸的檢測(cè)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(cè)量點(diǎn)布局，極大簡(jiǎn)化了復(fù)雜的檢測(cè)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，無(wú)論前臂旋內(nèi)還是旋外，前臂屈伸時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測(cè)到，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)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(chǎng)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，由上臂固定環(huán)，前臂固定裝置，連桿，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件組成。上臂固定環(huán)固定于操作者上臂部位，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件固定于上臂固定環(huán)的平臺(tái)上，前臂固定裝置固定于操作者前臂部位，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件與前臂固定裝置通過(guò)兩級(jí)連桿鉸接。本發(fā)明檢測(cè)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(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測(cè)量，可以精確、靈敏地檢測(cè)出在三維空間中操作者的肘部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，該裝置成本低，使用簡(jiǎn)單，穿戴方便，維護(hù)容易。
【附圖說(shuō)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。
【具體實(shí)施方式】
[0006]本發(fā)明主要零部件:
[0007]101.前臂固定裝置102.關(guān)節(jié)檢測(cè)部件1.上臂固定環(huán)
[0008]3.前臂固定環(huán)4.前臂滑動(dòng)環(huán)上部6.前臂滑動(dòng)環(huán)下部
[0009]【具體實(shí)施方式】一:如圖1所示，所述手臂屈伸檢測(cè)裝置包括上臂固定環(huán)1，連桿2-1，連桿2-2，前臂固定裝置101，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102。所述上臂固定環(huán)I固定于操作者上臂部位，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102固定于上臂固定環(huán)I上，所述前臂固定裝置101固定于操作者前臂部位，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102通過(guò)兩級(jí)連桿2-1、2-2與前臂固定裝置101鉸接，手臂屈伸檢測(cè)裝置對(duì)操作者手臂屈伸運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)由關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102實(shí)施。
[0010]【具體實(shí)施方式】二:如圖1和圖2所示，所述前臂固定裝置101包括前臂固定環(huán)3，前臂滑動(dòng)環(huán)上部4，前臂滑動(dòng)環(huán)下部6。所述前臂固定環(huán)3的外表面有環(huán)形導(dǎo)軌C，所述環(huán)形導(dǎo)軌C的軸線與前臂固定環(huán)3的軸線重合，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部4安裝在前臂固定環(huán)3的外表面，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部4的圓環(huán)軸線與前臂固定環(huán)3的軸線重合，所述前臂固定環(huán)3的環(huán)形導(dǎo)軌C置于前臂滑動(dòng)環(huán)上部4的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)下部6安裝在前臂固定環(huán)3的外表面，所述前臂滑動(dòng)環(huán)下部6的圓環(huán)軸線與前臂固定環(huán)3的軸線重合，所述前臂固定環(huán)3的環(huán)形導(dǎo)軌C置于前臂滑動(dòng)環(huán)下部6的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部4與前臂滑動(dòng)環(huán)下部6的兩端通過(guò)螺釘固接形成一個(gè)完整的圓環(huán)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部4和前臂滑動(dòng)環(huán)下部6與前臂固定環(huán)3之間為滑動(dòng)接觸，可繞前臂固定環(huán)3的軸線，在前臂固定環(huán)3的表面沿環(huán)形導(dǎo)軌C轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:前臂固定環(huán)3固定于操作者前臂上，當(dāng)操作者的前臂繞肘部至手腕的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，前臂固定環(huán)3跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng)，前臂滑動(dòng)環(huán)上部4和前臂滑動(dòng)環(huán)下部6在連桿2-1和連桿2-2的阻礙下保持靜止，位置和姿態(tài)不發(fā)生改變，避免手臂屈伸檢測(cè)裝置因前臂旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致測(cè)量失效或出現(xiàn)較大誤差。
[0011]【具體實(shí)施方式】三:如圖1和圖2所示，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102通過(guò)螺釘固定于上臂固定環(huán)I的平臺(tái)A上，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的傳動(dòng)軸12的軸線與上臂固定環(huán)I的圓環(huán)軸線垂直，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的傳動(dòng)軸12的兩端分別與兩根第一級(jí)連桿2-1的一端固接，所述兩根第一級(jí)連桿2-1的另一端分別與兩根第二級(jí)連桿2-2的一端通過(guò)螺釘鉸接，所述第一級(jí)連桿2-1和第二級(jí)連桿2-2鉸接處安裝有連桿隔離柱5，所述兩根第二級(jí)連桿2-2的另一端通過(guò)螺釘鉸接于前臂滑動(dòng)環(huán)下部6的孔B內(nèi)，鉸接處的軸線與前臂固定環(huán)3的圓環(huán)軸線垂直且平行于關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的傳動(dòng)軸12的軸線。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:所述上臂固定環(huán)I固定于操作者上臂部位，所述前臂固定裝置101固定于操作者前臂部位，當(dāng)操作者的肘部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，操作者的前臂以肘部為原點(diǎn)做屈伸運(yùn)動(dòng)，固定在操作者前臂上的前臂固定裝置101跟隨前臂一起運(yùn)動(dòng)，前臂固定裝置101帶動(dòng)與其鉸接的連桿2-2轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿2-2轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與前臂轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一致，連桿2-2帶動(dòng)與其鉸接的連桿2-1轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的連桿2-1驅(qū)動(dòng)與其固接的關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的傳動(dòng)軸12，傳動(dòng)軸12驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102內(nèi)部的角度傳感器并通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測(cè)量出操作者前臂屈伸的角度和狀態(tài)。
[0012]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(cè)人手肘部關(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。
[0013]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】?jī)H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)】
1.一種手臂屈伸檢測(cè)裝置，用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)械手交互作用的裝置，由上臂固定環(huán)(1)，連桿(2-1、2-2)，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)，前臂固定裝置(101)組成； 其特征在于: 該裝置固定在操作者手臂上； 上臂固定環(huán)(I)固定于操作者上臂部位，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)固定于上臂固定環(huán)(I)上，前臂固定裝置(101)固定于操作者前臂部位，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)通過(guò)兩級(jí)連桿(2-1、2-2)與前臂固定裝置(101)鉸接； 手臂屈伸檢測(cè)裝置對(duì)操作者手臂肘部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)由關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)實(shí)施，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)內(nèi)部安裝有檢測(cè)關(guān)節(jié)動(dòng)作的角度傳感器可通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測(cè)量出操作者肘部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手臂屈伸檢測(cè)裝置，其特征在于:所述前臂固定裝置(101)包括前臂固定環(huán)(3)，前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)，前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)，所述前臂固定環(huán)(3)的外表面有環(huán)形導(dǎo)軌(C)，所述環(huán)形導(dǎo)軌(C)的軸線與前臂固定環(huán)(3)的軸線重合，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)安裝在前臂固定環(huán)(3)的外表面，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)的圓環(huán)軸線與前臂固定環(huán)(3)的軸線重合，所述前臂固定環(huán)(3)的環(huán)形導(dǎo)軌(C)置于前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)安裝在前臂固定環(huán)(3)的外表面，所述前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)的圓環(huán)軸線與前臂固定環(huán)(3)的軸線重合，所述前臂固定環(huán)(3)的環(huán)形導(dǎo)軌(C)置于前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)與前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)的兩端通過(guò)螺釘固接形成一個(gè)完整的圓環(huán)，所述前臂滑動(dòng)環(huán)上部(4)和前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)與前臂固定環(huán)(3)之間為滑動(dòng)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手臂屈伸檢測(cè)裝置，其特征在于:所述手臂屈伸檢測(cè)裝置包括上臂固定環(huán)(1)，連桿(2-1、2-2)，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)，前臂固定裝置(101)，連桿隔離柱(5)，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)通過(guò)螺釘固定于上臂固定環(huán)(I)的平臺(tái)(A)上，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)的傳動(dòng)軸(12)的軸線與上臂固定環(huán)(I)的圓環(huán)軸線垂直，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)的傳動(dòng)軸(12)的兩端分別與兩根第一級(jí)連桿(2-1)的一端固接，所述兩根第一級(jí)連桿(2-1)的另一端分別與兩根第二級(jí)連桿(2-2)的一端鉸接，所述第一級(jí)連桿(2-1)和第二級(jí)連桿(2-2)鉸接處安裝有連桿隔離柱(5)，所述兩根第二級(jí)連桿(2-2)的另一端通過(guò)螺釘鉸接于前臂滑動(dòng)環(huán)下部(6)的孔(B)內(nèi)，鉸接處的軸線與前臂固定環(huán)(3)的圓環(huán)軸線垂直且平行于關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)的傳動(dòng)軸(12)的軸線。
【專利摘要】手臂屈伸檢測(cè)裝置，它涉及了一種檢測(cè)人手手臂屈伸運(yùn)動(dòng)的裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的檢測(cè)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測(cè)誤差較大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，對(duì)人手肘部關(guān)節(jié)的檢測(cè)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(cè)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，無(wú)論前臂旋內(nèi)還是旋外，前臂屈伸時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測(cè)到。
【IPC分類(lèi)】B25J13-08, B25J19-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104552340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310491383
【發(fā)明人】蘇茂
【申請(qǐng)人】蘇茂
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月18日