CN205363946U - 一种关节级联系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种关节级联系统，包括：多个连杆；设置于各连杆上，感应运动姿态数据的运动姿态传感器；连接各关联连杆的电机；与所述运动姿态传感器连接，获取所述运动姿态传感器感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析所述关节级联系统的运动参数的处理装置。本实用新型实施例提供的关节级联系统，可在任意场地实现运动参数检测，对于应用场地并无限制，由此解决了关节级联系统的运动参数检测过程中，对于使用要求的局限问题，使得关节级联系统的运动参数检测能够被普遍应用。

Description

一种关节级联系统

技术领域

本实用新型涉及运动仿生模型技术领域，具体涉及一种关节级联系统。

背景技术

关节级联系统也称为多关节串联系统，多关节表示由多个关节相互连接的整体系统，当一个关节连接的连杆发生运动时，会导致相关关节同样发生位置姿态的变化，关节级联系统最常见的为人体与动物连杆模型，以及多足动物运动生理结构，图1示出了常见的2支撑点和4支撑点情况下的关节级联系统的结构，可参照。

对关节级联系统的运动进行检测，对于双足以及多足生物体的运动仿生模拟具有重要意义；关节级联系统的运动检测主要是对关节级联系统的运动参数进行检测，诸如关节级联系统的连杆运动位置的检测、关节级联系统的重心检测、关节级联系统的位移检测等；通过检测关节级联系统的连杆运动位置、重心、位移等运动参数，可实现对关节级联系统的移动、转向、静止等运动控制调整。

目前，关节级联系统的运动参数检测方式主要是通过光学传感器(如摄像头)实现，通过在关节级联系统的运动场地安装不同角度的多个摄像头，可追踪关节级联系统的关键位置的标记点，从而根据摄像头拍摄的图像数据分析出关节级联系统的运动参数。

本实用新型的发明人在研究过程中发现，采用光学传感器检测关节级联系统的运动参数的方式，虽然可直接以摄像头拍摄的图像数据获得关节级联系统的绝对运动轨迹，进而分析出运动轨迹相应的运动参数，所得到的运动参数具有一定的精度；但是，光学传感器对于光线、场地的要求较高，在使用要求上具有一定的局限性，并无法普遍应用；因此提供一种新的关节级联系统的运动参数检测方法，以解决使用要求的局限性，使得关节级联系统的运动参数检测能够被普遍应用，成为本领域技术人员需要考虑的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种关节级联系统，以解决关节级联系统在检测运动参数时所存在的使用要求局限的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种关节级联系统，包括：

多个连杆；

设置于各连杆上，感应运动姿态数据的运动姿态传感器；

连接各关联连杆的电机；

与所述运动姿态传感器连接，获取所述运动姿态传感器感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析所述关节级联系统的运动参数的处理装置。

可选的，所述关节级联系统还包括：

设置于关节级联系统的支撑点下方，感应关节级联系统的支撑点区域的压力分布结果的压力分布传感器。

可选的，所述运动姿态传感器包括：OMU。

可选的，所述OMU包括：加速度和陀螺仪。

可选的，所述连杆中除肢端连杆外，每一段连杆具有层次结构上的父连杆和子连杆。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的关节级联系统包括：多个连杆；设置于各连杆上，感应运动姿态数据的运动姿态传感器；连接各关联连杆的电机；与所述运动姿态传感器连接，获取所述运动姿态传感器感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析所述关节级联系统的运动参数的处理器。

可以看出，本实用新型实施例中关节级联系统的关节是由电机组成，电机的运动可使得关节具有三个转动的自由度，并且通过设置于连杆上的运动姿态传感器在关节运动时，采集关节级联系统的运动姿态数据，可使得反应关节级联系统的运动参数的运动数据得以获取，通过处理装置分析运动姿态传感器采集的运动姿态数据可确定出关节级联系统的运动参数；由于关节级联系统中由电机组成关节，运动姿态传感器设置于连杆上，分析关节级联系统的运动参数的源数据均可通过集合于关节级联系统的本体结构上的设备采集，进而由处理装置分析得出运动参数，因此，本实用新型实施例提供的关节级联系统，可在任意场地实现运动参数检测，对于应用场地并无限制，由此解决了关节级联系统的运动参数检测过程中，对于使用要求的局限问题，使得关节级联系统的运动参数检测能够被普遍应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为2支撑点和4支撑点情况下的关节级联系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的关节级联系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的关节级联系统的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2为本实用新型实施例提供的关节级联系统的结构示意图，参照图2，本实用新型实施例提供的关节级联系统可以包括：

多个连杆1；

设置于各连杆上的运动姿态传感器2；

连接各关联连杆的电机3；

和处理装置4；

在本实用新型实施例中，连接连杆的关节主要由电机3组成，由电机3组成关节可使得关节具有三个转动的自由度，该三个转动的自由度可以三维姿态向量V(roll，pitch，yaw)表示；

运动姿态传感器2可感应所设置连杆对应的运动姿态数据，并将所感应的运动姿态数据传输给处理装置4；

处理装置4可与运动姿态传感器2连接(如无线通信连接或有线通信连接)，获取运动姿态传感器2所感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析关节级联系统的运动参数。

本实用新型实施例提供的关节级联系统包括：多个连杆；设置于各连杆上，感应运动姿态数据的运动姿态传感器；连接各关联连杆的电机；与所述运动姿态传感器连接，获取所述运动姿态传感器感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析所述关节级联系统的运动参数的处理器。

可以看出，本实用新型实施例中关节级联系统的关节是由电机组成，电机的运动可使得关节具有三个转动的自由度，并且通过设置于连杆上的运动姿态传感器在关节运动时，采集关节级联系统的运动姿态数据，可使得反应关节级联系统的运动参数的运动数据得以获取，通过处理装置分析运动姿态传感器采集的运动姿态数据可确定出关节级联系统的运动参数；由于关节级联系统中由电机组成关节，运动姿态传感器设置于连杆上，分析关节级联系统的运动参数的源数据均可通过集合于关节级联系统的本体结构上的设备采集，进而由处理装置分析得出运动参数，因此，本实用新型实施例提供的关节级联系统，可在任意场地实现运动参数检测，对于应用场地并无限制，由此解决了关节级联系统的运动参数检测过程中，对于使用要求的局限问题，使得关节级联系统的运动参数检测能够被普遍应用。

另外，运动姿态传感器体积小、重量轻便于携带，对于关节级联系统的负重影响极低。

可选的，运动姿态传感器2可以采用微型惯性运动姿态测量设备，这类装置一般叫做OMU(orientationmeasurementunit，定向测量单元)；具体的，OMU可以为加速度、陀螺仪以及其他辅助的传感器通过数据融合，获得稳定姿态数据的系统装置。

参照图2，在本实用新型实施例中，连杆之间具有父子层次关系，每一段连杆具有层次结构上的父连杆和子连杆(肢端连杆除外)；关节级联系统每一时刻的姿态和运动情况可以看作是由以上层次关系的连杆结构中的每一关节处，在以一个特定的姿态角度同时在转动；可选的，可根据实际情况限定每个关节转动的范围。

可选的，处理装置可以为处理器、控制器等具有数据处理能力的器件。

可选的，所分析出的关节级联系统的运动参数可以包括：关节级联系统的连杆的运动位置、或关节级联系统的重心、或关节级联系统的位移等。

可选的，针对分析关节级联系统的重心的情况，图3示出了本实用新型实施例提供的关节级联系统的另一结构示意图，结合图2和图3所示，本实用新型实施例提供的关节级联系统还可以包括：设置于关节级联系统的支撑点下方的压力分布传感器5；

在本实用新型实施例中，压力分布传感器能够获得关节级联系统的支撑点区域的压力分布结果，轻松地辨识出压力峰值的位置以及无压力点的位置，压力大小在整体平面上通过数值表示，每个感测点上的压力可由特别方块表示出其压力值；

通过压力分布传感器感应的关节级联系统的支撑点区域的压力分布结果，处理装置基于运动姿态传感器所感应的运动姿态数据和所述压力分布结果，可分析出关节级联系统的重心。

本实用新型实施例提供的关节级联系统，可在任意场地实现运动参数检测，对于应用场地并无限制，由此解决了关节级联系统的运动参数检测过程中，对于使用要求的局限问题，使得关节级联系统的运动参数检测能够被普遍应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种关节级联系统，其特征在于，包括：

多个连杆；

设置于各连杆上，感应运动姿态数据的运动姿态传感器；

连接各关联连杆的电机；

与所述运动姿态传感器连接，获取所述运动姿态传感器感应的运动姿态数据，并根据所述运动姿态数据分析所述关节级联系统的运动参数的处理装置。

2.根据权利要求1所述的关节级联系统，其特征在于，还包括：

设置于关节级联系统的支撑点下方，感应关节级联系统的支撑点区域的压力分布结果的压力分布传感器。

3.根据权利要求1所述的关节级联系统，其特征在于，所述运动姿态传感器包括：定向测量单元OMU。

4.根据权利要求3所述的关节级联系统，其特征在于，所述OMU包括：加速度和陀螺仪。

5.根据权利要求1所述的关节级联系统，其特征在于，所述连杆中除肢端连杆外，每一段连杆具有层次结构上的父连杆和子连杆。