人手上臂旋轉(zhuǎn)運動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旋轉(zhuǎn)運動的人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人逐漸在越來越大的范圍內(nèi)被使用，遙操作機器人作為一種性能可靠、技術(shù)成熟的機器人被廣泛用于各種危險的、情況復(fù)雜的、人類無法到達的環(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，還對其靈活性提出了更高的要求，而要對復(fù)雜的機械手實施遙操作，控制機械手多個關(guān)節(jié)一起協(xié)調(diào)運動，以實現(xiàn)特定功能，這就需要用到人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置，人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置通過測量操作者手臂上各個關(guān)節(jié)的位置信息作為控制指令控制機械手跟蹤人手運動，使操作者產(chǎn)生很強的臨場感。此外，近年來虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)不斷發(fā)展，人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置可作為一種主要的交互設(shè)備，參與到虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)的構(gòu)建中，例如在一個由計算機虛擬的場景里，操作者通過人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機器等，還有遠程手術(shù)、游戲、3D動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)運動檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜，維護困難，價格極為昂貴，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)運動檢測裝置中的人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測誤差較大、維護困難等缺點，提出了一種外構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，對上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計，采用獨特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測量點布局，極大簡化了復(fù)雜的人手手臂關(guān)節(jié)運動檢測裝置，使操作者在使用該裝置時手臂能保持最大程度的靈活，上臂旋轉(zhuǎn)的運動狀態(tài)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)同一致動作，增強虛擬現(xiàn)實或遙操作的臨場感。本發(fā)明是用于與計算機、機械手等交互作用的設(shè)備，由固定基座，連桿，運動檢測機構(gòu)組成，固定基座固定于操作者上臂肩部的位置，運動檢測機構(gòu)固定于上臂靠近肘部一端，兩個部件之間通過連桿鉸接。本發(fā)明檢測關(guān)節(jié)的運動角度由設(shè)置在運動檢測機構(gòu)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上臂繞其軸線旋轉(zhuǎn)的角度，該裝置成本低，使用簡單，穿戴方便，維護容易。
【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。
【具體實施方式】
[0006]本發(fā)明主要零部件:
[0007]101.運動檢測機構(gòu) 102.固定基座 2.連桿
[0008]3.關(guān)節(jié)運動檢測部件4.固定環(huán)齒輪 5.手臂滑動環(huán)上部
[0009]6.手臂滑動環(huán)下部 7.手臂固定環(huán) 8.齒輪
[0010]【具體實施方式】一:如圖1所示，所述人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置，包括固定基座102，連桿2，關(guān)節(jié)運動檢測部件3，運動檢測機構(gòu)101組成。固定基座102固定于操作者上臂肩部的位置，運動檢測機構(gòu)101固定于上臂靠近肘部一端，兩個部件之間通過兩級連桿2鉸接。人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置對操作者上臂旋轉(zhuǎn)運動的檢測由關(guān)節(jié)運動檢測部件3實施。
[0011]【具體實施方式】二:如圖1和圖2所示，所述運動檢測機構(gòu)101包括手臂固定環(huán)7，固定環(huán)齒輪4，手臂滑動環(huán)上部5和手臂滑動環(huán)下部6。所述手臂固定環(huán)7的外殼為硬質(zhì)材料，所述固定環(huán)齒輪4固定于手臂固定環(huán)7的外表面，所述固定環(huán)齒輪4的軸線與手臂固定環(huán)7的軸線重合，所述手臂滑動環(huán)上部5安裝在手臂固定環(huán)7的外表面，所述手臂滑動環(huán)上部5的圓環(huán)軸線與手臂固定環(huán)7的軸線重合，所述固定環(huán)齒輪4置于手臂滑動環(huán)上部5的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述手臂滑動環(huán)下部6安裝在手臂固定環(huán)7的外表面，所述手臂滑動環(huán)下部6的圓環(huán)軸線與手臂固定環(huán)7的軸線重合，所述固定環(huán)齒輪4置于手臂滑動環(huán)下部6的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述手臂滑動環(huán)上部5與手臂滑動環(huán)下部6的兩端通過螺釘固接形成一個完整的圓環(huán)，所述手臂滑動環(huán)上部5和手臂滑動環(huán)下部6與手臂固定環(huán)7之間為滑動接觸，可繞手臂固定環(huán)7的軸線，在手臂固定環(huán)7的表面轉(zhuǎn)動。所述關(guān)節(jié)運動檢測部件3的底座B通過螺釘固定于手臂滑動環(huán)上部5的平臺A側(cè)面，所述關(guān)節(jié)運動檢測部件3內(nèi)部的傳感器通過齒輪8的轉(zhuǎn)動驅(qū)動，所述齒輪8與固定環(huán)齒輪4嚙合。所述手臂滑動環(huán)上部5的平臺A兩側(cè)通過兩級連桿2與固定基座102鉸接。動作實施過程:手臂固定環(huán)7固定在操作者的上臂靠近肘部一端，固定基座102固定于操作者上臂肩部的位置，當操作者的上臂繞肩部至肘部的軸線轉(zhuǎn)動時，手臂固定環(huán)7及固定環(huán)齒輪4跟隨一起轉(zhuǎn)動，此運動方向上手臂滑動環(huán)上部5和手臂滑動環(huán)下部6相對于手臂固定環(huán)7靜止，則固定環(huán)齒輪4通過嚙合的齒輪8驅(qū)動關(guān)節(jié)運動檢測部件3內(nèi)部的傳感器，并通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測量出操作者上臂旋轉(zhuǎn)的角度和狀態(tài)。
[0012]作為本發(fā)明的另一實例，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手臂在三維空間中旋轉(zhuǎn)的位置和運動狀態(tài)的目的，實現(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)成的細節(jié)和【具體實施方式】僅僅是當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)明的保護之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置，用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由固定基座(102)、連桿(2)、關(guān)節(jié)運動檢測部件(3)、運動檢測機構(gòu)(101)組成； 其特征在于: 該裝置固定在操作者手臂上； 運動檢測機構(gòu)(101)上的手臂固定環(huán)(7)固定于上臂靠近肘部一端，固定基座(102)固定于操作者上臂肩部的位置； 該裝置對操作者上臂旋轉(zhuǎn)運動的檢測由關(guān)節(jié)運動檢測部件(3)實施，關(guān)節(jié)運動檢測部件(3)內(nèi)部安裝有檢測關(guān)節(jié)動作的角度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置，其特征在于:所述運動檢測機構(gòu)(101)包括手臂固定環(huán)(7)，固定環(huán)齒輪(4)，手臂滑動環(huán)上部(5)，手臂滑動環(huán)下部(6)；所述手臂固定環(huán)(7)的外殼為硬質(zhì)材料，所述固定環(huán)齒輪(4)固定于手臂固定環(huán)(7)的外表面，所述固定環(huán)齒輪(4)的軸線與手臂固定環(huán)(7)的軸線重合，所述手臂滑動環(huán)上部(5)安裝在手臂固定環(huán)(7)的外表面，所述手臂滑動環(huán)上部(5)的圓環(huán)軸線與手臂固定環(huán)(7)的軸線重合，所述固定環(huán)齒輪(4)置于手臂滑動環(huán)上部(5)的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述手臂滑動環(huán)下部(6)安裝在手臂固定環(huán)(7)的外表面，所述手臂滑動環(huán)下部(6)的圓環(huán)軸線與手臂固定環(huán)(7)的軸線重合，所述固定環(huán)齒輪(4)置于手臂滑動環(huán)下部￠)的圓環(huán)溝槽內(nèi)，所述手臂滑動環(huán)上部(5)與手臂滑動環(huán)下部￠)的兩端通過螺釘固接形成一個完整的圓環(huán)，所述手臂滑動環(huán)上部(5)和手臂滑動環(huán)下部(6)與手臂固定環(huán)(7)之間為滑動接觸，可繞手臂固定環(huán)(7)的軸線，在手臂固定環(huán)(7)的表面轉(zhuǎn)動，所述關(guān)節(jié)運動檢測部件(3)的底座(B)通過螺釘固定于手臂滑動環(huán)上部(5)的平臺(A)側(cè)面，所述關(guān)節(jié)運動檢測部件(3)的傳動齒輪(8)與固定環(huán)齒輪(4)嚙合，所述手臂滑動環(huán)上部(5)的平臺(A)兩側(cè)通過兩級連桿(2)與固定基座(102)鉸接。
【專利摘要】人手上臂旋轉(zhuǎn)運動檢測裝置，它涉及了一種檢測人手上臂旋轉(zhuǎn)運動狀態(tài)的檢測裝置。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、維護困難等缺點，對上臂的旋轉(zhuǎn)檢測環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計，采用獨特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測量點布局，使操作者在使用該裝置時，操作者的手臂能保持最大程度的靈活，上臂旋轉(zhuǎn)的運動狀態(tài)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)同一致動作，以增強虛擬現(xiàn)實或遙操作的臨場感。
【IPC分類】B25J13-08
【公開號】CN104552313
【申請?zhí)枴緾N201310491445
【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