CN104552313A - 人手上臂旋转运动检测装置 - Google Patents

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CN104552313A CN201310491445.XA CN201310491445A CN104552313A CN 104552313 A CN104552313 A CN 104552313A CN 201310491445 A CN201310491445 A CN 201310491445A CN 104552313 A CN104552313 A CN 104552313A
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苏茂
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Abstract

人手上臂旋转运动检测装置，它涉及了一种检测人手上臂旋转运动状态的检测装置。本发明是为了解决现有的检测装置系统复杂、结构臃肿、检测误差较大、维护困难等缺点，对上臂的旋转检测环节做了全新的设计，采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，使操作者在使用该装置时，操作者的手臂能保持最大程度的灵活，上臂旋转的运动状态能被精确检测到，使被控制的从手关节能与操作者对应的手臂关节协同一致动作，以增强虚拟现实或遥操作的临场感。

Description

人手上臂旋转运动检测装置
技术领域
本发明涉及一种检测人手上臂旋转运动的人手手臂关节运动检测装置。
背景技术
由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需要用到人手手臂关节运动检测装置，人手手臂关节运动检测装置通过测量操作者手臂上各个关节的位置信息作为控制指令控制机械手跟踪人手运动，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟现实交互技术不断发展，人手手臂关节运动检测装置可作为一种主要的交互设备，参与到虚拟现实交互系统的构建中，例如在一个由计算机虚拟的场景里，操作者通过人手手臂关节运动检测装置控制一双虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有远程手术、游戏、3D动画制作等都需要用到此类装置。目前市场上的人手手臂关节运动检测装置系统复杂，维护困难，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有人手手臂关节运动检测装置中的人手上臂旋转运动检测装置系统复杂、结构臃肿、检测误差较大、维护困难等缺点，提出了一种外构架式结构，对上臂旋转运动检测环节做了全新的设计，采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，极大简化了复杂的人手手臂关节运动检测装置，使操作者在使用该装置时手臂能保持最大程度的灵活，上臂旋转的运动状态能被精确检测到，使被控制的从手关节能与操作者对应的手臂关节协同一致动作，增强虚拟现实或遥操作的临场感。本发明是用于与计算机、机械手等交互作用的设备，由固定基座，连杆，运动检测机构组成，固定基座固定于操作者上臂肩部的位置，运动检测机构固定于上臂靠近肘部一端，两个部件之间通过连杆铰接。本发明检测关节的运动角度由设置在运动检测机构上相应的角度传感器通过相应的数学算法测量，可以精确、灵敏地检测出在三维空间中操作者的上臂绕其轴线旋转的角度，该装置成本低，使用简单，穿戴方便，维护容易。
附图说明
图1是本发明的整体轴侧图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明主要零部件：
101.运动检测机构    102.固定基座    2.连杆
3.关节运动检测部件  4.固定环齿轮    5.手臂滑动环上部
6.手臂滑动环下部    7.手臂固定环    8.齿轮
具体实施方式一：如图1所示，所述人手上臂旋转运动检测装置，包括固定基座102，连杆2，关节运动检测部件3，运动检测机构101组成。固定基座102固定于操作者上臂肩部的位置，运动检测机构101固定于上臂靠近肘部一端，两个部件之间通过两级连杆2铰接。人手上臂旋转运动检测装置对操作者上臂旋转运动的检测由关节运动检测部件3实施。
具体实施方式二：如图1和图2所示，所述运动检测机构101包括手臂固定环7，固定环齿轮4，手臂滑动环上部5和手臂滑动环下部6。所述手臂固定环7的外壳为硬质材料，所述固定环齿轮4固定于手臂固定环7的外表面，所述固定环齿轮4的轴线与手臂固定环7的轴线重合，所述手臂滑动环上部5安装在手臂固定环7的外表面，所述手臂滑动环上部5的圆环轴线与手臂固定环7的轴线重合，所述固定环齿轮4置于手臂滑动环上部5的圆环沟槽内，所述手臂滑动环下部6安装在手臂固定环7的外表面，所述手臂滑动环下部6的圆环轴线与手臂固定环7的轴线重合，所述固定环齿轮4置于手臂滑动环下部6的圆环沟槽内，所述手臂滑动环上部5与手臂滑动环下部6的两端通过螺钉固接形成一个完整的圆环，所述手臂滑动环上部5和手臂滑动环下部6与手臂固定环7之间为滑动接触，可绕手臂固定环7的轴线，在手臂固定环7的表面转动。所述关节运动检测部件3的底座B通过螺钉固定于手臂滑动环上部5的平台A侧面，所述关节运动检测部件3内部的传感器通过齿轮8的转动驱动，所述齿轮8与固定环齿轮4啮合。所述手臂滑动环上部5的平台A两侧通过两级连杆2与固定基座102铰接。动作实施过程：手臂固定环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，当操作者的上臂绕肩部至肘部的轴线转动时，手臂固定环7及固定环齿轮4跟随一起转动，此运动方向上手臂滑动环上部5和手臂滑动环下部6相对于手臂固定环7静止，则固定环齿轮4通过啮合的齿轮8驱动关节运动检测部件3内部的传感器，并通过相应的数学算法测量出操作者上臂旋转的角度和状态。
作为本发明的另一实例，也可以用其他传感器代替角度传感器，同样可以起到检测人手手臂在三维空间中旋转的位置和运动状态的目的，实现本发明的目的。
在不使本发明的原理受到损害的情况下，上述构成的细节和具体实施方式仅仅是当做例子和图示的东西，它可以不脱离本发明的范围而广泛改变，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种人手上臂旋转运动检测装置，用于与计算机、机械手交互作用的装置，由固定基座(102)、连杆(2)、关节运动检测部件(3)、运动检测机构(101)组成；
其特征在于：
该装置固定在操作者手臂上；
运动检测机构(101)上的手臂固定环(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；
该装置对操作者上臂旋转运动的检测由关节运动检测部件(3)实施，关节运动检测部件(3)内部安装有检测关节动作的角度传感器。
2.根据权利要求1所述的人手上臂旋转运动检测装置，其特征在于：所述运动检测机构(101)包括手臂固定环(7)，固定环齿轮(4)，手臂滑动环上部(5)，手臂滑动环下部(6)；所述手臂固定环(7)的外壳为硬质材料，所述固定环齿轮(4)固定于手臂固定环(7)的外表面，所述固定环齿轮(4)的轴线与手臂固定环(7)的轴线重合，所述手臂滑动环上部(5)安装在手臂固定环(7)的外表面，所述手臂滑动环上部(5)的圆环轴线与手臂固定环(7)的轴线重合，所述固定环齿轮(4)置于手臂滑动环上部(5)的圆环沟槽内，所述手臂滑动环下部(6)安装在手臂固定环(7)的外表面，所述手臂滑动环下部(6)的圆环轴线与手臂固定环(7)的轴线重合，所述固定环齿轮(4)置于手臂滑动环下部(6)的圆环沟槽内，所述手臂滑动环上部(5)与手臂滑动环下部(6)的两端通过螺钉固接形成一个完整的圆环，所述手臂滑动环上部(5)和手臂滑动环下部(6)与手臂固定环(7)之间为滑动接触，可绕手臂固定环(7)的轴线，在手臂固定环(7)的表面转动，所述关节运动检测部件(3)的底座(B)通过螺钉固定于手臂滑动环上部(5)的平台(A)侧面，所述关节运动检测部件(3)的传动齿轮(8)与固定环齿轮(4)啮合，所述手臂滑动环上部(5)的平台(A)两侧通过两级连杆(2)与固定基座(102)铰接。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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