數據手套手腕關節檢測裝置製造方法
2024-03-24 05:37:05
數據手套手腕關節檢測裝置製造方法
【專利摘要】數據手套手腕關節檢測裝置，它涉及了一種檢測人手手腕關節運動的檢測裝置。本發明是為了解決現有的檢測裝置系統複雜、結構臃腫、檢測誤差較大、維護困難等缺點，對人手手腕的檢測環節做了全新的設計，採用獨特的連接方式和巧妙的關節測量點布局，使操作者在使用該裝置時，操作者的手腕關節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，手腕關節的運動狀態都能被精確檢測到，使被控制的從手關節能與操作者對應的關節協同一致動作，以增強虛擬實境或遙操作的臨場感。
【專利說明】數據手套手腕關節檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測人手手腕關節運動狀態的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]由於科學技術的發展，機器人逐漸在越來越大的範圍內被使用，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於各種危險的、情況複雜的、人類無法到達的環境中工作，它採用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者發出指令來控制。隨著遙操作機器人執行的任務越來越複雜，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，而要對複雜的機械手實施遙操作，控制機械手多個關節一起協調運動，以實現特定功能，這就需要用到數據手套，數據手套通過測量操作者手上各個關節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，近年來虛擬實境交互技術不斷發展，數據手套可作為一種主要的交互設備，參與到虛擬實境交互系統的構建中，例如在一個由計算機虛擬的場景裡，操作者通過數據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、遊戲、3D動畫製作等都需要用到此類裝置。目前市場上的數據手套系統複雜，維護困難，價格極為昂貴，使其無法大量普及、推廣和使用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有數據手套裡的手腕關節檢測裝置系統複雜、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，對手腕關節的檢測環節做了全新的設計，採用獨特的連接方式和巧妙的關節測量點布局，極大簡化了複雜的數據手套控制系統，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，手腕關節的運動狀態都能被精確檢測到，使被控制的從手關節能與操作者對應的關節協同一致動作，增強虛擬實境或遙操作的臨場感。本發明是用於與計算機、機械手等交互作用的設備，由前臂固定環、關節檢測部件，連杆，手套基座組成，前臂固定環固定於操作者前臂部位，關節檢測部件安裝於前臂固定環上，手套基座穿戴在操作者手上，前臂固定環上的關節檢測部件與手套基座通過兩級連杆鉸接。本發明檢測關節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手腕關節運動的角度和狀態，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是本發明的整體軸側圖。
[0005]圖2是本發明的結構示意圖。
[0006]圖3是關節檢測部件102的軸側圖。
[0007]圖4是關節檢測部件102的結構示意圖。【具體實施方式】
[0008]本發明主要零部件: 102.關節檢測部件 1.前臂固定環2.連杆3.手套基座 4.手套 6.轉動連接件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，所述數據手套手腕關節檢測裝置包括前臂固定環1，連杆2-1、2-2，手套基座3，手套4，隔離柱5，轉動連接件6，關節檢測部件102-1、102-2。所述前臂固定環I固定於操作者前臂部位，所述關節檢測部件102-1的底座E通過螺釘固定于于前臂固定環I的平臺A上，關節檢測部件102-1的傳動軸12的軸線垂直於前臂固定環I圓環的軸線，所述關節檢測部件102-2的底座E與關節檢測部件102-1的傳動軸12固接，所述關節檢測部件102-2的傳動軸12與關節檢測部件102-1的傳動軸12互相垂直，所述關節檢測部件102-2的傳動軸12的與第一級連杆2-1的一端固接，所述第一級連杆2-1的另一端與第二級連杆2-2的一端通過螺釘鉸接，所述第一級連杆2-1和第二級連杆2-2鉸接處安裝有隔離柱5，所述第二級連杆2-2的另一端通過螺釘鉸接於轉動連接件6的孔C，所述轉動連接件6的另一孔B通過螺釘鉸接於手套基座3的孔D，所述第二級連杆2-2與轉動連接件6鉸接的軸線垂直於轉動連接件6與手套基座3鉸接的軸線，所述手套基座3固定於手套4上，對應於手套4掌背的位置。動作實施過程:人手能以手腕為定點在一定範圍內朝各個方向轉動，操作者穿戴上手套4後，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鉸接的轉動連接件6帶動與其鉸接的連杆2-2轉動，當操作者的手腕朝任一方向轉動時，關節檢測部件102-2的傳動軸12的軸線與轉動連接件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動而發生改變，使鉸接的連杆2-1、2-2之間發生相對轉動，並驅動與連杆2-1固接的關節檢測部件102-2的傳動軸12轉動，同時關節檢測部件102-2繞其底座E固接部件的軸線轉動，驅動與關節檢測部件102-2底座E固接的關節檢測部件102-1的傳動軸12轉動，關節檢測部件102-1、102-2的傳動軸12轉動並驅動各自的角度傳感器9，系統根據兩個角度傳感器9檢測到的數據通過相應的數學算法計算出操作者手腕轉動的角度和狀態。
[0010]【具體實施方式】二:圖3和圖4所示，所述數據手套手腕關節檢測裝置對操作者手臂手腕關節運動的檢測由關節檢測部件102-1、102-2實施，所述關節檢測部件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的轉動軸固接。動作實施過程:當傳動軸12轉動時，帶動與傳動軸12固接的角度傳感器9的轉動軸轉動。
[0011]作為本發明的另一實例，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節在三維空間中運動的角度和狀態，實現本發明的目的。
[0012]作為本發明的又一實例，可以用另一關節檢測部件102替代轉動連接件6，連杆
2-2固接於關節檢測部件102的傳動軸12，關節檢測部件102的底座E與手套基座3通過螺釘鉸接於手套基座3的孔D，關節檢測部件102與手套基座3鉸接的軸線垂直於掌面，同樣可以起到檢測人手手腕關節在三維空間中運動的角度和狀態，實現本發明的目的。
[0013]在不使本發明的原理受到損害的情況下，上述構成的細節和【具體實施方式】僅僅是當做例子和圖示的東西，它可以不脫離本發明的範圍而廣泛改變，這些均屬於本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種數據手套手腕關節檢測裝置，用於與計算機、機械手交互作用的裝置，由手套基座(3)，手套(4)，連杆(2-1、2-2)，關節檢測部件(102)，前臂固定環(I)組成； 其特徵在於: 該裝置固定在操作者手上； 前臂固定環(I)固定於操作者前臂部位，關節檢測部件(102)安裝於前臂固定環(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(I)通過兩級連杆(2-1、2-2)鉸接； 數據手套手腕關節檢測裝置對操作者手腕關節運動的檢測由關節檢測部件(102)實施，關節檢測部件(102)內部安裝有檢測關節動作的角度傳感器(9)，可檢測操作者手腕關節運動的角度和狀態。
2.根據權利要求1所述的數據手套手腕關節檢測裝置，其特徵在於:所述數據手套手腕關節檢測裝置包括前臂固定環(I)，連杆(2-1、2-2)，手套基座(3)，手套(4)，隔離柱(5)，轉動連接件(6)，關節檢測部件(102-1102-2)，所述前臂固定環(I)固定於操作者前臂部位，所述關節檢測部件(102-1)的底座(E)通過螺釘固定于于前臂固定環(I)的平臺(A)上，關節檢測部件(102-1)的傳動軸(12)的軸線垂直於前臂固定環(I)圓環的軸線，所述關節檢測部件(102-2)的底座(E)與關節檢測部件(102-1)的傳動軸(12)固接，所述關節檢測部件(102-2)的傳動軸(12)與關節檢測部件(102-1)的傳動軸(12)互相垂直，所述關節檢測部件(102-2)的傳動軸(12)的與第一級連杆(2-1)的一端固接，所述第一級連杆(2-1)的另一端與第二級連杆(2-2)的 一端通過螺釘鉸接，所述第一級連杆(2-1)和第二級連杆(2-2)鉸接處安裝有隔離柱(5)，所述第二級連杆(2-2)的另一端通過螺釘鉸接於轉動連接件(6)的孔(C)，所述轉動連接件(6)的另一孔(B)通過螺釘鉸接於手套基座(3)的孔(D)，所述第二級連杆(2-2)與轉動連接件(6)鉸接的軸線垂直於轉動連接件(6)與手套基座(3)鉸接的軸線，所述手套基座(3)固定於手套(4)上，對應於手套(4)掌背的位置。
3.根據權利要求1所述的數據手套手腕關節檢測裝置，其特徵在於:所述關節檢測部件(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 優先權日:2012年12月25日
【發明者】蘇茂 申請人:蘇茂