本實(shí)用新型涉及智能機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及的是一種外骨骼動(dòng)作捕捉套件。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，外骨骼動(dòng)作捕捉套件可以用在動(dòng)畫領(lǐng)域，機(jī)器人領(lǐng)域和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的動(dòng)作數(shù)據(jù)捕捉和反饋。在動(dòng)作捕捉的時(shí)候，外骨骼上對(duì)應(yīng)每個(gè)要捕捉的關(guān)節(jié)都有相應(yīng)的角位移測(cè)模塊獲取數(shù)據(jù)，隨著人姿態(tài)的不斷變化，采集到對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)輸出到外界進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

和本發(fā)明最接近的實(shí)用新型專利為：

《動(dòng)作捕捉系統(tǒng)》申請(qǐng)?zhí)枺?01420400177.6 申請(qǐng)日：2014-07-20，目前的動(dòng)作捕捉技術(shù)一：采用6軸或9軸的重力加速度傳感器放置在關(guān)節(jié)上，用慣性的原理來間接計(jì)算獲得當(dāng)前實(shí)際動(dòng)作位置；或者另外一種影視用捕捉技術(shù)二采用身穿一套具有關(guān)節(jié)標(biāo)志點(diǎn)的演示服,該演示服以黑色為底色,在各主要關(guān)節(jié)處綁上不同顏色的色帶作為標(biāo)志點(diǎn)，雙CCD攝像頭采集到表演者運(yùn)動(dòng)圖像信息后,所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)圖像采集卡傳遞給外界進(jìn)行處理。

捕捉技術(shù)一面臨成本問題，目前慣性捕捉一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)9軸傳感器和用于運(yùn)算的單片機(jī)，全身10多個(gè)主要節(jié)點(diǎn)成本要上千，更不要說如果加上手指，成本會(huì)更高，這樣限制了用戶的使用，另外一個(gè)是精度的問題，利用慣性進(jìn)行運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)，在一些比較整體的關(guān)節(jié)比如手臂和腿可以做到同步，但是使用在手指關(guān)節(jié)這些需要實(shí)際采集精度比較高的地方無法做到很精細(xì)的微操作，限制了動(dòng)作捕捉技術(shù)的使用范圍。

影視用捕捉技術(shù)二同樣的面臨成本問題，這種技術(shù)主要使用在動(dòng)畫視頻制作上，額外需要配昂貴的攝像機(jī)進(jìn)行動(dòng)作捕捉，并且相比捕捉技術(shù)一的技術(shù)，在手指等末端肢體的細(xì)節(jié)捕捉上更難以精確捕捉。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種成本較低，捕捉精度高的外骨骼動(dòng)作捕捉套件。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種外骨骼動(dòng)作捕捉套件，包括一整套可穿戴的外骨骼結(jié)構(gòu)，其包括相互連接并用于穿戴的頭部固定環(huán)101、胸部固定機(jī)構(gòu)103、手部固定機(jī)構(gòu)115和腳部固定機(jī)構(gòu)119；其中，頭部固定環(huán)101上設(shè)置有一頭部角度采集機(jī)構(gòu)102；胸部固定架103與手部固定機(jī)構(gòu)115之間設(shè)置有肩部關(guān)節(jié)113、手腕關(guān)節(jié)114和手臂旋轉(zhuǎn)采集機(jī)構(gòu)105，并且，胸部固定架103與腳部固定機(jī)構(gòu)119之間設(shè)置有大腿關(guān)節(jié)116、小腿關(guān)節(jié)117和腳腕關(guān)節(jié)118；肩部關(guān)節(jié)113上設(shè)置有肩部角度采集機(jī)構(gòu)104，手腕關(guān)節(jié)114上設(shè)置有手腕角度采集機(jī)構(gòu)106，并且，手部固定機(jī)構(gòu)115上還設(shè)置有手指角度采集機(jī)構(gòu)107；大腿關(guān)節(jié)116上設(shè)置有腿部角度采集機(jī)構(gòu)110，小腿關(guān)節(jié)117上設(shè)置有小腿部角度采集機(jī)構(gòu)111，腳腕關(guān)節(jié)118上設(shè)置有腳腕角度采集機(jī)構(gòu)112；并且，每一采集機(jī)構(gòu)上均配置有可調(diào)節(jié)的電位器。

應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的外骨骼動(dòng)作捕捉套件中，每一關(guān)節(jié)上分別設(shè)置有滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其包括相互連接的第一連接端201和第二連接端301，其中，第一連接端設(shè)置有一凸起部202，凸起部202上設(shè)置有內(nèi)圓弧滑軌203；第二連接端設(shè)置與凸起部202適配的通孔302，通孔302內(nèi)設(shè)置有內(nèi)圓弧滑軌303，并且，內(nèi)圓弧滑軌303內(nèi)放置有分別與內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303適配的若干滾珠。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的外骨骼動(dòng)作捕捉套件中，第二連接端301還設(shè)置有一用于將滾珠導(dǎo)入到內(nèi)圓弧滑軌303的滾珠導(dǎo)入口304。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的外骨骼動(dòng)作捕捉套件中，各關(guān)節(jié)上還分別安裝有用于力度反饋的微型電動(dòng)裝置。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的外骨骼動(dòng)作捕捉套件中，胸部固定架103和手臂旋轉(zhuǎn)采集機(jī)構(gòu)105上還分別設(shè)置有微型振動(dòng)裝置，并且，胸部固定架103還設(shè)置有一LED顯示模組109。

應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的外骨骼動(dòng)作捕捉套件中，胸部固定架103還設(shè)置有一音頻采集和對(duì)講器108和LED顯示模組109。

采用上述方案，本實(shí)用新型通過相互連接的頭部固定環(huán)、胸部固定機(jī)構(gòu)、手部固定機(jī)構(gòu)和腳部固定機(jī)構(gòu)作為整體的穿戴框架，并且，在穿戴框架上分別設(shè)置的肩部關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、大腿關(guān)節(jié)、小腿關(guān)節(jié)和腳腕關(guān)節(jié)，并且，在各個(gè)關(guān)節(jié)、以及手指和手臂上分別設(shè)置采集機(jī)構(gòu)，通過各采集機(jī)構(gòu)進(jìn)行各種細(xì)微動(dòng)作的捕捉，捕捉精度高，并且，各采集機(jī)構(gòu)通過常規(guī)的可調(diào)節(jié)的電位器來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)成本較低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型中關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖3為本實(shí)用新型中關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖二。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)施例提供了一種外骨骼動(dòng)作捕捉套件，如圖1所示，外骨骼動(dòng)作捕捉套件包括一整套可穿戴的外骨骼結(jié)構(gòu)，外骨骼結(jié)構(gòu)的穿戴骨架包括相互連接的頭部固定環(huán)101、胸部固定機(jī)構(gòu)103、手部固定機(jī)構(gòu)115和腳部固定機(jī)構(gòu)119，其中，手部固定機(jī)構(gòu)115和腳部固定機(jī)構(gòu)119根據(jù)人體分別設(shè)置有兩個(gè)手部固定機(jī)構(gòu)115和兩個(gè)腳部固定機(jī)構(gòu)119；其中，頭部固定環(huán)101固定在人體頭部，胸部固定機(jī)構(gòu)103穿戴于人體胸部，兩個(gè)手部固定機(jī)構(gòu)115穿戴于人體的兩手部，兩個(gè)腳部固定機(jī)構(gòu)119穿戴于人體的兩腳部，從而可以形成一整套的穿戴外骨骼結(jié)構(gòu)。

并且，頭部固定環(huán)101上設(shè)置有一頭部角度采集機(jī)構(gòu)102，胸部固定架103與每一手部固定機(jī)構(gòu)115之間設(shè)置有肩部關(guān)節(jié)113、手腕關(guān)節(jié)114和手臂旋轉(zhuǎn)采集機(jī)構(gòu)105，胸部固定架103與每一腳部固定機(jī)構(gòu)119之間設(shè)置有大腿關(guān)節(jié)116、小腿關(guān)節(jié)117和腳腕關(guān)節(jié)118；并且，肩部關(guān)節(jié)113上設(shè)置有肩部角度采集機(jī)構(gòu)104，手腕關(guān)節(jié)114上設(shè)置有手腕角度采集機(jī)構(gòu)106，并且，手部固定機(jī)構(gòu)115上還設(shè)置有手指角度采集機(jī)構(gòu)107；大腿關(guān)節(jié)116上設(shè)置有腿部角度采集機(jī)構(gòu)110，小腿關(guān)節(jié)117上設(shè)置有小腿部角度采集機(jī)構(gòu)111，腳腕關(guān)節(jié)118上設(shè)置有腳腕角度采集機(jī)構(gòu)112；并且，每一采集機(jī)構(gòu)上均配置有可調(diào)節(jié)的電位器，其中，手指角度采集機(jī)構(gòu)107可以分別設(shè)置有多個(gè)電位器，其可以分別用于采集五個(gè)手指的動(dòng)作。

如此，在頭部角度采集機(jī)構(gòu)102、肩部角度采集機(jī)構(gòu)104、手臂旋轉(zhuǎn)采集機(jī)構(gòu)105、腿部角度采集機(jī)構(gòu)110、小腿部角度采集機(jī)構(gòu)111、以及腳腕角度采集機(jī)構(gòu)112上配置有可調(diào)節(jié)電位器，用戶穿戴好一整套外骨骼后進(jìn)行的肢體運(yùn)動(dòng)，其會(huì)在物理上反向帶動(dòng)外骨骼的運(yùn)動(dòng)，而外骨骼的運(yùn)動(dòng)會(huì)被分解成外骨骼關(guān)節(jié)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得對(duì)應(yīng)可調(diào)節(jié)電位器的數(shù)值產(chǎn)生變化。在一定的時(shí)間間隔，優(yōu)選的100ms，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)會(huì)采集每個(gè)可調(diào)節(jié)電位器的數(shù)值，并把電壓值換算成絕對(duì)角度數(shù)值，傳遞給外界，如此重復(fù)。其中，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)可以固定設(shè)置在胸部固定機(jī)構(gòu)103上，并與個(gè)采集機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，其中，連接可以是有線連接，或者也可以是通過設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行的無線連接。

或者，如圖2和圖3所示，在每一關(guān)節(jié)上分別設(shè)置有滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，每一關(guān)節(jié)包括肩部關(guān)節(jié)113、手腕關(guān)節(jié)114、大腿關(guān)節(jié)116、小腿關(guān)節(jié)117和腳腕關(guān)節(jié)118，并且，每一關(guān)節(jié)包括相互連接的第一連接端201和第二連接端301，其中，第一連接端201設(shè)置有一凸起部202，凸起部202設(shè)置有內(nèi)圓弧滑軌203，第二連接端301設(shè)置有與凸起部202適配、并用于放置凸起部202的通孔302，通孔302內(nèi)設(shè)置凹下的內(nèi)圓弧滑軌303，內(nèi)圓弧滑軌303內(nèi)放置有若干滾珠，各滾珠分別與內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303相適配，并且，第二連接端301還設(shè)置有一用于將滾珠導(dǎo)入到內(nèi)圓弧滑軌303的滾珠導(dǎo)入口304，如此，在裝配時(shí)，先將凸起部202放入通孔302內(nèi)，使內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303位置相對(duì)應(yīng)，并通過人手或輔助工具定位固定內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303的位置，然后，通過滾珠導(dǎo)入口304分別導(dǎo)入多個(gè)滾珠，滾珠導(dǎo)入后，滾珠的一半圓弧落入內(nèi)圓弧滑軌203內(nèi)，滾珠的另一半圓弧落入內(nèi)圓弧滑軌303內(nèi)，如此，通過多個(gè)滾珠可以連接固定內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303，從而連接第一連接端201和第二連接端301，由于滾珠為圓形，其可以在連接第一連接端201和第二連接端301后，分別沿著內(nèi)圓弧滑軌203和內(nèi)圓弧滑軌303進(jìn)行滑行和滾動(dòng)，因此，利用滾珠將兩者固定，同時(shí)起到了固定和旋轉(zhuǎn)的作用，而且降低了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

或者，還可以在各關(guān)節(jié)上分別安裝有用于力度反饋的微型電動(dòng)裝置，如此，通過微型電動(dòng)裝置與設(shè)置在胸部固定機(jī)構(gòu)上的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)連接，或者，也可以與外部的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)連接，從而可以得到關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)力度上的反饋，從而使捕捉更加精確。

又或者，還可以胸部固定架103和手臂旋轉(zhuǎn)采集機(jī)構(gòu)105上還分別設(shè)置有微型振動(dòng)裝置，并且，胸部固定架103還設(shè)置有一LED顯示模組109，通過微型振動(dòng)器，用戶在將捕捉信息傳遞出去后，在執(zhí)行捕捉信息的過程中，可以通過微型振動(dòng)器震動(dòng)給予用戶感覺上的反饋，并且，可以將執(zhí)行過程發(fā)送到LED顯示模組109進(jìn)行顯示，給予用戶視覺上的反饋。

再或者，胸部固定架103還設(shè)置有一音頻采集和對(duì)講器108和LED顯示模組109，如此，用戶可以通過音頻采集和對(duì)講器108實(shí)現(xiàn)對(duì)講功能，使用效果更好。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。