數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)裝置，它涉及了一種檢測(cè)人手手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的檢測(cè)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測(cè)誤差較大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，對(duì)人手手腕的檢測(cè)環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計(jì)，采用獨(dú)特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測(cè)量點(diǎn)布局，使操作者在使用該裝置時(shí)，操作者的手腕關(guān)節(jié)能保持最大程度的靈活，無(wú)論操作者的手腕向左向右，或是向上向下擺動(dòng)，手腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測(cè)到，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場(chǎng)感。
【專(zhuān)利說(shuō)明】數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)人手手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人逐漸在越來(lái)越大的范圍內(nèi)被使用，遙操作機(jī)器人作為一種性能可靠、技術(shù)成熟的機(jī)器人被廣泛用于各種危險(xiǎn)的、情況復(fù)雜的、人類(lèi)無(wú)法到達(dá)的環(huán)境中工作，它采用的是非?？煽康目刂品绞?，直接由操作者發(fā)出指令來(lái)控制。隨著遙操作機(jī)器人執(zhí)行的任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜，使得人們?cè)谧非罂煽啃缘耐瑫r(shí)，還對(duì)其靈活性提出了更高的要求，而要對(duì)復(fù)雜的機(jī)械手實(shí)施遙操作，控制機(jī)械手多個(gè)關(guān)節(jié)一起協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)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(guò)測(cè)量操作者手上各個(gè)關(guān)節(jié)的位置信息作為控制指令控制機(jī)械手跟蹤人手運(yùn)動(dòng)，使操作者產(chǎn)生很強(qiáng)的臨場(chǎng)感。此外，近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)交互系統(tǒng)的構(gòu)建中，例如在一個(gè)由計(jì)算機(jī)虛擬的場(chǎng)景里，操作者通過(guò)數(shù)據(jù)手套控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機(jī)器等，還有遠(yuǎn)程手術(shù)、游戲、3D動(dòng)畫(huà)制作等都需要用到此類(lèi)裝置。目前市場(chǎng)上的數(shù)據(jù)手套系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)困難，價(jià)格極為昂貴，使其無(wú)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(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)手套里的手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、檢測(cè)誤差較大、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，提出了一種外構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，對(duì)手腕關(guān)節(jié)的檢測(cè)環(huán)節(jié)做了全新的設(shè)計(jì)，采用獨(dú)特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測(cè)量點(diǎn)布局，極大簡(jiǎn)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(shí)手臂能保持最大程度的靈活，無(wú)論操作者的手腕向左向右，或是向上向下擺動(dòng)，手腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都能被精確檢測(cè)到，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場(chǎng)感。本發(fā)明是用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)械手等交互作用的設(shè)備，由前臂固定環(huán)、關(guān)節(jié)檢測(cè)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(cè)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(cè)部件與手套基座通過(guò)兩級(jí)連桿鉸接。本發(fā)明檢測(cè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度由設(shè)置在裝置上相應(yīng)的角度傳感器通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測(cè)量，可以精確、靈敏地檢測(cè)出在三維空間中操作者的手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，該裝置成本低，使用簡(jiǎn)單，穿戴方便，維護(hù)容易。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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(cè)部件102的軸側(cè)圖。
[0007]圖4是關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明主要零部件: 102.關(guān)節(jié)檢測(cè)部件 1.前臂固定環(huán)2.連桿3.手套基座 4.手套 6.轉(zhuǎn)動(dòng)連接件9.角度傳感器 12.傳動(dòng)軸
[0009]【具體實(shí)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(cè)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(dòng)連接件6，關(guān)節(jié)檢測(cè)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(cè)部件102-1的底座E通過(guò)螺釘固定于于前臂固定環(huán)I的平臺(tái)A上，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1的傳動(dòng)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(cè)部件102-2的底座E與關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1的傳動(dòng)軸12固接，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2的傳動(dòng)軸12與關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1的傳動(dòng)軸12互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2的傳動(dòng)軸12的與第一級(jí)連桿2-1的一端固接，所述第一級(jí)連桿2-1的另一端與第二級(jí)連桿2-2的一端通過(guò)螺釘鉸接，所述第一級(jí)連桿2-1和第二級(jí)連桿2-2鉸接處安裝有隔離柱5，所述第二級(jí)連桿2-2的另一端通過(guò)螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動(dòng)連接件6的孔C，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件6的另一孔B通過(guò)螺釘鉸接于手套基座3的孔D，所述第二級(jí)連桿2-2與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件6鉸接的軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)應(yīng)于手套4掌背的位置。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:人手能以手腕為定點(diǎn)在一定范圍內(nèi)朝各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，與手套基座3鉸接的轉(zhuǎn)動(dòng)連接件6帶動(dòng)與其鉸接的連桿2-2轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)操作者的手腕朝任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2的傳動(dòng)軸12的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)隨操作者的手腕轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生改變，使鉸接的連桿2-1、2-2之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)與連桿2-1固接的關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2繞其底座E固接部件的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-2底座E固接的關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1、102-2的傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)各自的角度傳感器9，系統(tǒng)根據(jù)兩個(gè)角度傳感器9檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法計(jì)算出操作者手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和狀態(tài)。
[0010]【具體實(shí)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(cè)裝置對(duì)操作者手臂手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)由關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102-1、102-2實(shí)施，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件I 02-1、102-2包括外殼7、8，傳動(dòng)軸12和角度傳感器9。所述傳動(dòng)軸12與角度傳感器9的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固接。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:當(dāng)傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)與傳動(dòng)軸12固接的角度傳感器9的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]作為本發(fā)明的另一實(shí)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(cè)人手手腕關(guān)節(jié)在三維空間中運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0012]作為本發(fā)明的又一實(shí)例，可以用另一關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102替代轉(zhuǎn)動(dòng)連接件6，連桿
2-2固接于關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的傳動(dòng)軸12，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件102的底座E與手套基座3通過(guò)螺釘鉸接于手套基座3的孔D，關(guān)節(jié)檢測(cè)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(cè)人手手腕關(guān)節(jié)在三維空間中運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，實(shí)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(xì)節(jié)和【具體實(shí)施方式】?jī)H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(hù)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(cè)裝置，用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)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(cè)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(cè)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(guò)兩級(jí)連桿(2-1、2-2)鉸接； 數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)裝置對(duì)操作者手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)由關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)實(shí)施，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)內(nèi)部安裝有檢測(cè)關(guān)節(jié)動(dòng)作的角度傳感器(9)，可檢測(cè)操作者手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)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(cè)裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)手套手腕關(guān)節(jié)檢測(cè)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(dòng)連接件(6)，關(guān)節(jié)檢測(cè)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(cè)部件(102-1)的底座(E)通過(guò)螺釘固定于于前臂固定環(huán)(I)的平臺(tái)(A)上，關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102-1)的傳動(dòng)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(cè)部件(102-2)的底座(E)與關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102-1)的傳動(dòng)軸(12)固接，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102-2)的傳動(dòng)軸(12)與關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102-1)的傳動(dòng)軸(12)互相垂直，所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102-2)的傳動(dòng)軸(12)的與第一級(jí)連桿(2-1)的一端固接，所述第一級(jí)連桿(2-1)的另一端與第二級(jí)連桿(2-2)的 一端通過(guò)螺釘鉸接，所述第一級(jí)連桿(2-1)和第二級(jí)連桿(2-2)鉸接處安裝有隔離柱(5)，所述第二級(jí)連桿(2-2)的另一端通過(guò)螺釘鉸接于轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(6)的孔(C)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(6)的另一孔(B)通過(guò)螺釘鉸接于手套基座(3)的孔(D)，所述第二級(jí)連桿(2-2)與轉(zhuǎn)動(dòng)連接件(6)鉸接的軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)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(cè)裝置，其特征在于:所述關(guān)節(jié)檢測(cè)部件(102)包括外殼(9、10、11)，傳動(dòng)軸(12)和角度傳感器(9)，所述傳動(dòng)軸(12)通過(guò)齒輪嚙合與角度傳感器(9)聯(lián)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103902020SQ201210570039
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蘇茂