本發(fā)明涉及一種檢測人手指間關節(jié)運動狀態(tài)的裝置。

背景技術：

由于科學技術的發(fā)展，機器人逐漸在越來越大的范圍內被使用，遙操作機器人作為一種性能可靠、技術成熟的機器人被廣泛用于各種危險的、情況復雜的、人類無法到達的環(huán)境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者發(fā)出指令來控制。隨著遙操作機器人執(zhí)行的任務越來越復雜，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，而要對復雜的機械手實施遙操作，控制機械手多個關節(jié)一起協(xié)調運動，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，使操作者產生很強的臨場感。此外，近年來虛擬現(xiàn)實交互技術不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)手套可作為一種主要的交互設備，參與到虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)的構建中，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、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)復雜，維護困難，價格極為昂貴，使其無法大量普及、推廣和使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)手套的指間關節(jié)檢測裝置系統(tǒng)復雜、結構臃腫、檢測誤差較大、維護困難等缺點，提出了一種外構架式結構，對指間關節(jié)的檢測環(huán)節(jié)做了全新的設計，采用獨特的連接方式和巧妙的關節(jié)測量點布局，極大簡化了復雜的數(shù)據(jù)手套控制系統(tǒng)，使操作者在使用該裝置時手指能保持最大程度的靈活，無論手指屈伸都能被精確檢測到，使被控制的從手關節(jié)能與操作者對應的手指關節(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備，由近指節(jié)固定環(huán)，中指節(jié)固定裝置，連桿，關節(jié)檢測部件組成。近指節(jié)固定環(huán)固定于操作者近指節(jié)部位，關節(jié)檢測部件固定于近指節(jié)固定環(huán)的平臺上，中指節(jié)固定裝置固定于操作者中指節(jié)部位，關節(jié)檢測部件與中指節(jié)固定裝置通過兩級連桿鉸接。本發(fā)明檢測關節(jié)的運動角度由設置在裝置上相應的角度傳感器通過相應的數(shù)學算法測量，可以精確、靈敏地檢測出在三維空間中操作者的指間關節(jié)關節(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。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體軸側圖。

圖2是本發(fā)明的結構示意圖。

圖3是關節(jié)檢測部件102的軸側圖。

圖4是關節(jié)檢測部件102的結構示意圖。

圖5是中指節(jié)固定裝置101整體軸測圖。

圖6是中指節(jié)固定裝置101結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明主要零部件：

101.中指節(jié)固定裝置102.關節(jié)檢測部件1.近指節(jié)固定環(huán)

2.連桿3.中指節(jié)固定環(huán)4.中指節(jié)滑動環(huán)上部

6.中指節(jié)滑動環(huán)下部12.傳動軸13.角度傳感器

具體實施方式一：如圖1所示，所述人手指間關節(jié)檢測裝置包括近指節(jié)固定環(huán)1，連桿2，中指節(jié)固定裝置101，關節(jié)檢測部件102。所述近指節(jié)固定環(huán)1固定于操作者近指節(jié)部位，所述關節(jié)檢測部件102固定于近指節(jié)固定環(huán)1上，所述中指節(jié)固定裝置101固定于操作者中指節(jié)部位，所述關節(jié)檢測部件102通過兩級連桿2-1、2-2與中指節(jié)固定裝置101鉸接，數(shù)據(jù)手套指間關節(jié)關節(jié)檢測裝置對操作者手指指間關節(jié)關節(jié)屈伸運動的檢測由關節(jié)檢測部件102實施。

具體實施方式二：如圖2、圖3和圖4所示，所述關節(jié)檢測部件102包括外殼9、10、11，傳動軸12和角度傳感器13。所述傳動軸12通過齒輪嚙合與角度傳感器13聯(lián)動。動作實施過程：當傳動軸12轉動時，傳動軸12通過齒輪帶動角度傳感器13轉動。

具體實施方式三：如圖1、圖2、圖5和圖6所示，所述中指節(jié)固定裝置101包括中指節(jié)固定環(huán)3，中指節(jié)滑動環(huán)上部4，中指節(jié)滑動環(huán)下部6。所述中指節(jié)固定環(huán)3的外表面有環(huán)形導軌c，所述環(huán)形導軌c的軸線與中指節(jié)固定環(huán)3的軸線重合，所述中指節(jié)滑動環(huán)上部4安裝在中指節(jié)固定環(huán)3的外表面，所述中指節(jié)滑動環(huán)上部4的圓環(huán)軸線與中指節(jié)固定環(huán)3的軸線重合，所述中指節(jié)固定環(huán)3的環(huán)形導軌c置于中指節(jié)滑動環(huán)上部4的圓環(huán)溝槽內，所述中指節(jié)滑動環(huán)下部6安裝在中指節(jié)固定環(huán)3的外表面，所述中指節(jié)滑動環(huán)下部6的圓環(huán)軸線與中指節(jié)固定環(huán)3的軸線重合，所述中指節(jié)固定環(huán)3的環(huán)形導軌c置于中指節(jié)滑動環(huán)下部6的圓環(huán)溝槽內，所述中指節(jié)滑動環(huán)上部4與中指節(jié)滑動環(huán)下部6的兩端通過螺釘固接形成一個完整的圓環(huán)，所述中指節(jié)滑動環(huán)上部4和中指節(jié)滑動環(huán)下部6與中指節(jié)固定環(huán)3之間為滑動接觸，可繞中指節(jié)固定環(huán)3的軸線，在中指節(jié)固定環(huán)3的表面沿環(huán)形導軌c轉動。動作實施過程：中指節(jié)固定環(huán)3固定于操作者中指節(jié)上，當操作者的中指節(jié)繞指間關節(jié)的軸線轉動時，中指節(jié)固定環(huán)3跟隨一起轉動，中指節(jié)滑動環(huán)上部4和中指節(jié)滑動環(huán)下部6在連桿2-1和連桿22的阻礙下保持靜止，位置和姿態(tài)不發(fā)生改變，避免數(shù)據(jù)手套指間關節(jié)關節(jié)檢測裝置因中指節(jié)旋轉而導致測量失效或出現(xiàn)較大誤差。

具體實施方式四：如圖1、圖2、圖4和圖6所示，所述人手指間關節(jié)檢測裝置包括近指節(jié)固定環(huán)1，連桿2，關節(jié)檢測部件102，中指節(jié)固定裝置101，連桿隔離柱5。所述關節(jié)檢測部件102通過螺釘固定于近指節(jié)固定環(huán)1的平臺a上，所述關節(jié)檢測部件102的傳動軸12的軸線與近指節(jié)固定環(huán)1的圓環(huán)軸線垂直，所述關節(jié)檢測部件102的傳動軸12的兩端分別與兩根第一級連桿2-1的一端固接，所述兩根第一級連桿2-1的另一端分別與兩根第二級連桿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鉸接處安裝有連桿隔離柱5，所述兩根第二級連桿2-2的另一端通過螺釘鉸接于中指節(jié)滑動環(huán)上部4的孔b內，鉸接處的軸線與中指節(jié)固定環(huán)3的圓環(huán)軸線垂直且平行于關節(jié)檢測部件102的傳動軸12的軸線。動作實施過程：所述近指節(jié)固定環(huán)1固定于操作者近指節(jié)部位，所述中指節(jié)固定裝置101固定于 操作者中指節(jié)部位，當操作者的指間關節(jié)關節(jié)運動時，操作者的中指節(jié)以指間關節(jié)為原點做屈伸運動，固定在操作者中指節(jié)上的中指節(jié)固定裝置101跟隨中指節(jié)一起運動，中指節(jié)固定裝置101帶動與其鉸接的連桿2-2轉動，連桿2-2轉動的方向與中指節(jié)轉動的方向一致，連桿2-2帶動與其鉸接的連桿2-1轉動，轉動的連桿2-1驅動與其固接的關節(jié)檢測部件102的傳動軸12，傳動軸12通過嚙合的齒輪驅動角度傳感器13，使角度傳感器13能通過相應的數(shù)學算法測量出操作者中指節(jié)屈伸的角度和狀態(tài)。

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指間關節(jié)關節(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。

在不使本發(fā)明的原理受到損害的情況下，上述構成的細節(jié)和具體實施方式僅僅是當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。

技術特征：

技術總結
人手指間關節(jié)檢測裝置，它涉及了一種檢測人手指間關節(jié)運動的裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的檢測裝置系統(tǒng)復雜、結構臃腫、檢測誤差較大、維護困難等缺點，對人指間關節(jié)的檢測環(huán)節(jié)做了全新的設計，采用獨特的連接方式和巧妙的關節(jié)測量點布局，使操作者在使用該裝置時，操作者的手指能保持最大程度的靈活，無論手指屈伸都能被精確檢測到，使被控制的從手關節(jié)能與操作者對應的手指關節(jié)協(xié)同一致動作，以增強虛擬現(xiàn)實或遙操作的臨場感。

技術研發(fā)人員：蘇茂
受保護的技術使用者：蘇茂
技術研發(fā)日：2015.12.25
技術公布日：2017.07.04