數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置制造方法
【專利摘要】數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置，它涉及了一種檢測人手手腕關(guān)節(jié)運動的檢測裝置。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，對人手手腕的檢測環(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，操作者的手腕關(guān)節(jié)能保持最大程度的靈活，無論操作者的手腕向左向右，或是向上向下擺動，手腕關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)都能被精確檢測到，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。
【專利說明】數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測人手手腕關(guān)節(jié)運動狀態(tài)的檢測裝置。
【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?？煽康目刂品绞剑苯佑刹僮髡甙l(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，這就需要用到數(shù)據(jù)手套，數(shù)據(jù)手套通過測量操作者手上各個關(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，數(shù)據(jù)手套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，操作者通過數(shù)據(jù)手套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。目前市場上的數(shù)據(jù)手套系統(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)有數(shù)據(jù)手套里的手腕關(guān)節(jié)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)，對手腕關(guān)節(jié)的檢測環(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)雜的數(shù)據(jù)手套控制系統(tǒng)，使操作者在使用該裝置時手臂能保持最大程度的靈活，無論操作者的手腕向左向右，或是向上向下擺動，手腕關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)都能被精確檢測到，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，由前臂固定環(huán)、關(guān)節(jié)檢測部件，連桿，手套基座組成，前臂固定環(huán)固定于操作者前臂部位，關(guān)節(jié)檢測部件安裝于前臂固定環(huán)上，手套基座穿戴在操作者手上，前臂固定環(huán)上的關(guān)節(jié)檢測部件與手套基座通過兩級連桿鉸接。本發(fā)明檢測關(guān)節(jié)的運動角度由設(shè)置在裝置上相應(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手腕關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)，該裝置成本低，使用簡單，穿戴方便，維護容易。
【專利附圖】

【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。
[0006]圖3是關(guān)節(jié)檢測部件102的軸側(cè)圖。
[0007]圖4是關(guān)節(jié)檢測部件102的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0008]本發(fā)明主要零部件: 102.關(guān)節(jié)檢測部件 1.前臂固定環(huán)2.連桿3.手套基座 4.手套 6.轉(zhuǎn)動連接件9.角度傳感器 12.傳動軸
[0009]【具體實施方式】一:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置包括前臂固定環(huán)1，連桿2-1、2-2，手套基座3，手套4，隔離柱5，轉(zhuǎn)動連接件6，關(guān)節(jié)檢測部件102-1、102-2。所述前臂固定環(huán)I固定于操作者前臂部位，所述關(guān)節(jié)檢測部件102-1的底座E通過螺釘固定于于前臂固定環(huán)I的平臺A上，關(guān)節(jié)檢測部件102-1的傳動軸12的軸線垂直于前臂固定環(huán)I圓環(huán)的軸線，所述關(guān)節(jié)檢測部件102-2的底座E與關(guān)節(jié)檢測部件102-1的傳動軸12固接，所述關(guān)節(jié)檢測部件102-2的傳動軸12與關(guān)節(jié)檢測部件102-1的傳動軸12互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測部件102-2的傳動軸12的與第一級連桿2-1的一端固接，所述第一級連桿2-1的另一端與第二級連桿2-2的一端通過螺釘鉸接，所述第一級連桿2-1和第二級連桿2-2鉸接處安裝有隔離柱5，所述第二級連桿2-2的另一端通過螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動連接件6的孔C，所述轉(zhuǎn)動連接件6的另一孔B通過螺釘鉸接于手套基座3的孔D，所述第二級連桿2-2與轉(zhuǎn)動連接件6鉸接的軸線垂直于轉(zhuǎn)動連接件6與手套基座3鉸接的軸線，所述手套基座3固定于手套4上，對應(yīng)于手套4掌背的位置。動作實施過程:人手能以手腕為定點在一定范圍內(nèi)朝各個方向轉(zhuǎn)動，操作者穿戴上手套4后，固定在手套4上的手套基座3跟隨操作者的手一起運動，與手套基座3鉸接的轉(zhuǎn)動連接件6帶動與其鉸接的連桿2-2轉(zhuǎn)動，當(dāng)操作者的手腕朝任一方向轉(zhuǎn)動時，關(guān)節(jié)檢測部件102-2的傳動軸12的軸線與轉(zhuǎn)動連接件6孔C的軸線始終保持相互平行，但兩軸線之間的直線距離會隨操作者的手腕轉(zhuǎn)動而發(fā)生改變，使鉸接的連桿2-1、2-2之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動與連桿2-1固接的關(guān)節(jié)檢測部件102-2的傳動軸12轉(zhuǎn)動，同時關(guān)節(jié)檢測部件102-2繞其底座E固接部件的軸線轉(zhuǎn)動，驅(qū)動與關(guān)節(jié)檢測部件102-2底座E固接的關(guān)節(jié)檢測部件102-1的傳動軸12轉(zhuǎn)動，關(guān)節(jié)檢測部件102-1、102-2的傳動軸12轉(zhuǎn)動并驅(qū)動各自的角度傳感器9，系統(tǒng)根據(jù)兩個角度傳感器9檢測到的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法計算出操作者手腕轉(zhuǎn)動的角度和狀態(tài)。
[0010]【具體實施方式】二:圖3和圖4所示，所述數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置對操作者手臂手腕關(guān)節(jié)運動的檢測由關(guān)節(jié)檢測部件102-1、102-2實施，所述關(guān)節(jié)檢測部件I 02-1、102-2包括外殼7、8，傳動軸12和角度傳感器9。所述傳動軸12與角度傳感器9的轉(zhuǎn)動軸固接。動作實施過程:當(dāng)傳動軸12轉(zhuǎn)動時，帶動與傳動軸12固接的角度傳感器9的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動。
[0011]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腕關(guān)節(jié)在三維空間中運動的角度和狀態(tài)，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0012]作為本發(fā)明的又一實例，可以用另一關(guān)節(jié)檢測部件102替代轉(zhuǎn)動連接件6，連桿
2-2固接于關(guān)節(jié)檢測部件102的傳動軸12，關(guān)節(jié)檢測部件102的底座E與手套基座3通過螺釘鉸接于手套基座3的孔D，關(guān)節(jié)檢測部件102與手套基座3鉸接的軸線垂直于掌面，同樣可以起到檢測人手手腕關(guān)節(jié)在三維空間中運動的角度和狀態(tài)，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(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)明的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置，用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由手套基座(3)，手套(4)，連桿(2-1、2-2)，關(guān)節(jié)檢測部件(102)，前臂固定環(huán)(I)組成； 其特征在于: 該裝置固定在操作者手上； 前臂固定環(huán)(I)固定于操作者前臂部位，關(guān)節(jié)檢測部件(102)安裝于前臂固定環(huán)(I)上，手套基座(3)固定在手套(4)上，手套基座(3)與前臂固定環(huán)(I)通過兩級連桿(2-1、2-2)鉸接； 數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置對操作者手腕關(guān)節(jié)運動的檢測由關(guān)節(jié)檢測部件(102)實施，關(guān)節(jié)檢測部件(102)內(nèi)部安裝有檢測關(guān)節(jié)動作的角度傳感器(9)，可檢測操作者手腕關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置包括前臂固定環(huán)(I)，連桿(2-1、2-2)，手套基座(3)，手套(4)，隔離柱(5)，轉(zhuǎn)動連接件(6)，關(guān)節(jié)檢測部件(102-1102-2)，所述前臂固定環(huán)(I)固定于操作者前臂部位，所述關(guān)節(jié)檢測部件(102-1)的底座(E)通過螺釘固定于于前臂固定環(huán)(I)的平臺(A)上，關(guān)節(jié)檢測部件(102-1)的傳動軸(12)的軸線垂直于前臂固定環(huán)(I)圓環(huán)的軸線，所述關(guān)節(jié)檢測部件(102-2)的底座(E)與關(guān)節(jié)檢測部件(102-1)的傳動軸(12)固接，所述關(guān)節(jié)檢測部件(102-2)的傳動軸(12)與關(guān)節(jié)檢測部件(102-1)的傳動軸(12)互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測部件(102-2)的傳動軸(12)的與第一級連桿(2-1)的一端固接，所述第一級連桿(2-1)的另一端與第二級連桿(2-2)的 一端通過螺釘鉸接，所述第一級連桿(2-1)和第二級連桿(2-2)鉸接處安裝有隔離柱(5)，所述第二級連桿(2-2)的另一端通過螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動連接件(6)的孔(C)，所述轉(zhuǎn)動連接件(6)的另一孔(B)通過螺釘鉸接于手套基座(3)的孔(D)，所述第二級連桿(2-2)與轉(zhuǎn)動連接件(6)鉸接的軸線垂直于轉(zhuǎn)動連接件(6)與手套基座(3)鉸接的軸線，所述手套基座(3)固定于手套(4)上，對應(yīng)于手套(4)掌背的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測裝置，其特征在于:所述關(guān)節(jié)檢測部件(102)包括外殼(9、10、11)，傳動軸(12)和角度傳感器(9)，所述傳動軸(12)通過齒輪嚙合與角度傳感器(9)聯(lián)動。
【文檔編號】G06F3/01GK103902020SQ201210570039
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】蘇茂 申請人:蘇茂