CN103557816B - 一种用于检测位置偏差的穿戴装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测位置偏差的穿戴装置，它涉及一种对穿戴者与穿戴装置之间的位置偏差进行检测的装置，以解决现有穿戴装置位置偏差的检测方式，由于人体与穿戴装置在水平与垂直方向存在交互力，导致测量结果耦合，精度差，以及穿戴装置舒适性差的问题，它包括捆绑机构、位置偏差检测机构和滑动机构；滑动板的两端分别连接有捆绑板，滑动板的上端和下端分别穿设有水平设置的第一支撑轴；每个第一支撑轴的两端分别连接在两个连接板上，两个挡板与连接板贴靠设置，两个连接板的板面上分别穿设有一个橡胶柱，其中一个连接板的与挡板相贴靠的板面上安装有薄膜压力传感器。本发明用于对穿戴者与穿戴装置之间的位置偏差检测。

Description

一种用于检测位置偏差的穿戴装置
技术领域
本发明涉及一种对穿戴者与穿戴装置之间的位置偏差进行检测的装置，属于机器人技术领域。
背景技术
用于帮助人体承受载荷的助力机器人及用于医疗的肢体康复器械近年来得到了重视，取得了飞速的发展，有越来越多的产品问世。它们本质上都是一种可穿戴装备。然而，对穿着舒适性及方便性有着重要影响的捆绑装置则未见专门研究。通过交互力来检测位置偏差，进而控制装置运动，由于其简单、方便得到了广泛应用，可见交互力的准确性直接影响着系统的性能。而传统的测量装置与人体之间的交互力的方法则是直接在二者之间固定一个力传感器，由于人体与穿戴装置在水平与垂直方向都存在交互力，而往往只有一个方向的力才是控制目标，因此这种方法测量的结果必然存在着耦合，精度差。
发明内容
本发明是为解决现有穿戴装置位置偏差的检测方式，由于人体与穿戴装置在水平与垂直方向存在交互力，导致测量结果耦合，精度差，以及穿戴装置舒适性差的问题，进而提供一种用于检测位置偏差的穿戴装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
本发明的一种用于检测位置偏差的穿戴装置包括捆绑机构、位置偏差检测机构和滑动机构；所述捆绑机构包括捆绑带、固定环和两个捆绑板；所述位置偏差检测机构包括滑动板、薄膜压力传感器、两个橡胶柱、两个端盖和两个第一支撑轴；所述滑动机构包括捆绑基座、固定座、两个第二支撑轴和四个弹性部件；
捆绑基座上设置有基板，捆绑基座的两端设置有连接板，两个连接板竖直并列设置，且两个连接板的板面与基板垂直，两个第二支撑轴竖直并列设置在固定座的两端，两个第二支撑轴分别设在相应的连接板上，每个连接板通过设置在第二支撑轴上的两个弹性部件支撑在固定座上，滑动板的两端分别连接有一个捆绑板，其中一个捆绑板上设置有固定环，捆绑带的一端与另一个捆绑板连接，捆绑带的另一端穿过固定环，滑动板的上端和下端分别穿设有水平设置的第一支撑轴，滑动板能在第一支撑轴上滑动，滑动板的两端分别设置有挡板，两个挡板的板面正对设置；
每个第一支撑轴的两端分别连接在两个连接板上，基板的板面与滑动板的远离肢体的板面相贴靠设置，两个挡板与连接板贴靠设置，两个连接板的板面上分别穿设有一个橡胶柱，两个端盖盖合在两个连接板上并封堵橡胶柱，橡胶柱顶靠在挡板上，其中一个连接板的与挡板相贴靠的板面上安装有薄膜压力传感器。
本发明的有益效果是：
一、本发明的穿戴装置采用橡胶柱减小了对人体冲击，保证穿戴的舒适性；同时也减少了滑动板上的挡板与捆绑基座上的连接板之间的刚性冲击，另一方面由于橡胶柱具有一定的预压力保证了二者之间的紧密配合。
二、本发明的滑动板可沿第一支撑轴水平滑动，而连接滑动板的捆绑基座可以沿竖直两个第二支撑轴竖直滑动，因此，本发明的整个固定装置有两个自由度，捆绑基座通过弹性部件与固定座连接，从而保证了整个固定装置具有一定的柔顺性，使穿戴装置能够很好地和人体协调运动。
三、穿戴装置与人体之间的交互力是通过安装在橡胶柱与捆绑基座之间的薄膜压力传感器测量的，通过这种结构能够把穿戴装置与人体之间的运动分解到两个方向，因而能够消除垂直方向的耦合力，使得穿戴者与穿戴装置之间的位置偏差测量结果更精确，位置偏差检测精度提高了10％以上。使用时，当肢体与捆绑基座存在检测方向的位置偏差时，通过读出的压力信号的变化和橡胶柱自身的刚度特性可以求出偏差数值。
四、两个第二支撑轴上的弹性部件用于防止捆绑基座与固定座发生刚性接触，通过引入滑动机构，可以消除垂直于检测方向的位置偏差对检测结果的影响，提高检测精度。
五、本发明的位置偏差检测机构和滑动机构形成一个运动平面，人的肢体可在此平面运动。当肢体与本发明装置的捆绑基座发生相对运动时，通过读出接触力检测方向的压力变化可以读出肢体与捆绑基座的位置偏差，通过在垂直于检测方向引入滑动机构，可以消除肢体与基座在该方向的运动偏差对检测结果的影响，提高检测精度，位置偏差检测精度提高了10％以上，也实现了检测人体运动意图的目的，保证了穿戴装置具有较好的舒适性与方便性。本发明可以作为检测人体运动意图的“人-机”连接检测装置用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明的滑动机构结构示意图，图3是本发明的位置偏差检测机构与滑动机构的连接结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于检测位置偏差的穿戴装置包括捆绑机构、位置偏差检测机构和滑动机构；所述捆绑机构包括捆绑带2、固定环1和两个捆绑板11；所述位置偏差检测机构包括滑动板3、薄膜压力传感器5、两个橡胶柱6、两个端盖12和两个第一支撑轴4；所述滑动机构包括捆绑基座7、固定座10、两个第二支撑轴9和四个弹性部件8；
捆绑基座7上设置有基板7-1，捆绑基座7的两端设置有连接板7-2，两个连接板7-2竖直并列设置，且两个连接板7-2的板面与基板7-1垂直，两个第二支撑轴9竖直并列设置在固定座10的两端，两个第二支撑轴9分别设在相应的连接板7-2上，每个连接板7-2通过设置在第二支撑轴9上的两个弹性部件8支撑在固定座10上，滑动板3的两端分别连接有一个捆绑板11，其中一个捆绑板11上设置有固定环1，捆绑带2的一端与另一个捆绑板11连接，捆绑带2的另一端穿过固定环1，滑动板3的上端和下端分别穿设有水平设置的第一支撑轴4，滑动板3能在第一支撑轴4上滑动，滑动板3的两端分别设置有挡板3-1，两个挡板3-1的板面正对设置；
每个第一支撑轴4的两端分别连接在两个连接板7-2上，基板7-1的板面与滑动板3的远离肢体的板面相贴靠设置，两个挡板3-1与连接板7-2贴靠设置，两个连接板7-2的板面上分别穿设有一个橡胶柱6，两个端盖12盖合在两个连接板7-2上并封堵橡胶柱6，橡胶柱6顶靠在挡板3-1上，其中一个连接板7-2的与挡板3-1相贴靠的板面上安装有薄膜压力传感器5。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述两个捆绑板11为尼龙板。如此设置，强度高、韧性好，便于固定穿戴装置，也提高了舒适性。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述两个捆绑板11为ABS塑料捆绑板。如此设置，强度高、韧性好，便于固定穿戴装置，也提高了舒适性。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述弹性部件8为螺旋弹簧。如此设置，使用方便，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述橡胶柱6为丁腈橡胶柱。如此设置，具有一定的弹性，耐磨性较高，耐热性较好。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述橡胶柱6为氯丁橡胶柱。如此设置，耐油，耐热，具有较高的拉伸强度、伸长率。其它与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述薄膜压力传感器5粘接在连接板7-2上。如此设置，连接方便可靠。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的位置偏差检测机构还包括滑动轴承，两个第一支撑轴4上分别安装有滑动轴承，滑动板3通过滑动轴承能在两个第一支撑轴4上滑动。如此设置，减小滑动时支撑轴上的摩擦阻力。其它与具体实施方式一、二、三、五或七相同。
具体实施方式九：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述位置偏差检测机构包括两个端盖12，两个端盖12盖合在两个连接板7-2上并封堵橡胶柱6。如此设置，便于固定橡胶柱，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式八相同。
工作过程
结合图1-图3说明本发明的工作过程，捆绑带与滑动板、捆绑板形成捆绑环，将捆绑环套设在人的肢体上，通过拉动穿过固定环的捆绑带使本发明的装置固定在人的肢体上，位置偏差检测机构和滑动机构形成一个运动平面，人的肢体可在此平面运动。当肢体与本发明装置的捆绑基座发生相对运动时，通过读出接触力检测方向的压力变化可以读出肢体与捆绑基座的位置偏差，通过在垂直于检测方向引入滑动机构，可以消除肢体与基座在该方向的运动偏差对检测结果的影响，提高检测精度，也实现了检测人体运动意图的目的，保证了穿戴装置具有较好的舒适性与方便性。本发明可以作为检测人体运动意图的“人-机”连接检测装置用。

Claims (8)

1.一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述装置包括捆绑机构、位置偏差检测机构和滑动机构；所述捆绑机构包括捆绑带(2)、固定环(1)和两个捆绑板(11)；所述位置偏差检测机构包括滑动板(3)、薄膜压力传感器(5)、两个橡胶柱(6)、两个端盖(12)和两个第一支撑轴(4)；所述滑动机构包括捆绑基座(7)、固定座(10)、两个第二支撑轴(9)和四个弹性部件(8)；
捆绑基座(7)上设置有基板(7-1)，捆绑基座(7)的两端设置有连接板(7-2)，两个连接板(7-2)竖直并列设置，且两个连接板(7-2)的板面与基板(7-1)垂直，两个第二支撑轴(9)竖直并列设置在固定座(10)的两端，两个第二支撑轴(9)分别设在相应的连接板(7-2)上，每个连接板(7-2)通过设置在第二支撑轴(9)上的两个弹性部件(8)支撑在固定座(10)上，滑动板(3)的两端分别连接有一个捆绑板(11)，其中一个捆绑板(11)上设置有固定环(1)，捆绑带(2)的一端与另一个捆绑板(11)连接，捆绑带(2)的另一端穿过固定环(1)，滑动板(3)的上端和下端分别穿设有水平设置的第一支撑轴(4)，滑动板(3)能在第一支撑轴(4)上滑动，滑动板(3)的两端分别设置有挡板(3-1)，两个挡板(3-1)的板面正对设置；
每个第一支撑轴(4)的两端分别连接在两个连接板(7-2)上，基板(7-1)的板面与滑动板(3)的远离肢体的板面相贴靠设置，两个挡板(3-1)与连接板(7-2)贴靠设置，两个连接板(7-2)的板面上分别穿设有一个橡胶柱(6)，两个端盖(12)盖合在两个连接板(7-2)上并封堵橡胶柱(6)，橡胶柱(6)顶靠在挡板(3-1)上，其中一个连接板(7-2)的与挡板(3-1)相贴靠的板面上安装有薄膜压力传感器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述两个捆绑板(11)为尼龙板。
3.根据权利要求1所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述两个捆绑板(11)为ABS塑料捆绑板。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述弹性部件(8)为螺旋弹簧。
5.根据权利要求4所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述橡胶柱(6)为丁腈橡胶柱。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述橡胶柱(6)为氯丁橡胶柱。
7.根据权利要求6所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：所述薄膜压力传感器(5)粘接在连接板(7-2)上。
8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的一种用于检测位置偏差的穿戴装置，其特征在于：位置偏差检测机构还包括滑动轴承，两个第一支撑轴(4)上分别安装有滑动轴承，滑动板(3)通过滑动轴承能在两个第一支撑轴(4)上滑动。
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