一种机械式手腕运动捕捉装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械式手腕运动捕捉装置，包括外圈和置于外圈内的内圈，内圈与外圈采用转动的方式连接；内圈内设置有支架及与支架连接的手持架，在手持架与支架连接处安装第一角度传感器；外圈上安装第二角度传感器，第二角度传感器上设有摩擦轮；内圈的一部分伸出外圈之外并与摩擦轮转动接触；内圈内还设有一个前臂托架；当内圈相对外圈旋转时，内圈通过摩擦力带动摩擦轮旋转，进而带动外圈上的第二角度传感器旋转，这时可以测量沿小臂方向的旋转的角度变化；手持架与内圈铰接处的第一角度传感器可以测量手掌俯仰角度的变化；本装置技术手段简便易行，机械式捕捉相对于光学捕捉和电磁捕捉，具有成本低廉，且精度高，定标简单等优点。
【专利说明】一种机械式手腕运动捕捉装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及运动捕捉装置，尤其涉及一种机械式手腕运动捕捉装置。
【背景技术】
[0002]运动捕捉技术可以获取真实环境中物体的运动状态，在虚拟现实、运动分析、游戏和军事训练等方面均有相应的应用。机械式运动捕捉装置通常由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。机械式捕捉装置相对光学捕捉和电磁捕捉，具有成本低的特点，且精度高，定标简单。人的手腕具有三个运动自由度，一个沿手臂方向的旋转自由度以及手掌的两个翻转自由度。手腕运动捕捉装置可以测得其中一个或多个自由度的运动变化。但是现有的一些机械手腕运动捕捉装置只能单独对手腕的一个运动自由度进行捕捉，比如仅仅捕捉手腕的旋转或者手掌的翻转运动中的一个。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种成本低、精度高、定标简单的机械式手腕运动捕捉装置。
[0004]本发明通过下述技术方案实现:
[0005]一种机械式手腕运动捕捉装置，包括外圈和置于外圈内的内圈，内圈与外圈采用转动的方式连接；
[0006]所述内圈内设置有支架及与支架连接的手持架，在手持架与支架连接处安装第一角度传感器；
[0007]所述外圈上安装第二角度传感器，第二角度传感器上设有摩擦轮；
[0008]所述内圈的一部分伸出外圈之外并与摩擦轮转动接触；
[0009]所述内圈内还设有一个前臂托架；
[0010]所述第一角度传感器和第二角度传感器上，各自设有与外部设备连接的信号接□。
[0011]所述前臂托架包括一个下托架和与下托架活动连接的上托架。
[0012]所述摩擦轮采用橡胶轮。
[0013]本发明与现有的技术相比具有以下优点:
[0014]内圈与外圈采用转动(机械转动)的方式连接；配合内圈的手持架，以及第一角度传感器和第二角度传感器的配合运动；可以同时测量手腕沿小臂方向旋转的角度变化和俯仰角度变化。
[0015]工作时，外圈固定，当内圈相对外圈旋转时，内圈通过摩擦力带动摩擦轮旋转，进而带动外圈上的第二角度传感器旋转，这时可以测量沿小臂方向的旋转的角度变化。手持架与内圈铰接处的第一角度传感器可以测量手掌俯仰角度的变化。
[0016]本装置技术手段简便易行，机械式捕捉相对于光学捕捉和电磁捕捉，具有成本低廉，且精度闻，定标简单等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明机械式手腕运动捕捉装置结构示意图。
[0018]图2为图1的侧视图。
[0019]图3为手臂放进机械式手腕运动捕捉装置的初始工作示意图。
[0020]图4为手腕绕手臂方向旋转90°后的工作示意图。
[0021]图5为手掌向下翻转30°后的工作示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0023]实施例
[0024]如图1、图2所示。本发明机械式手腕运动捕捉装置，包括外圈3和置于外圈3内的内圈2，内圈2与外圈3采用转动的方式连接；
[0025]所述内圈2内设置有支架1-1及与支架1-1连接的手持架1，在手持架I与支架1-1连接处安装第一角度传感器5 ；
[0026]所述外圈3上安装第二角度传感器5-1，第二角度传感器5-1上设有摩擦轮6 ；
[0027]所述内圈2的一部分伸出外圈3之外并与摩擦轮6转动接触；
[0028]所述内圈2内还设有一个前臂托架4，该前臂托架4包括一个下托架和与下托架活动连接的上托架。
[0029]所述第一角度传感器5和第二角度传感器5-1上，各自设有与外部设备连接的信号接口。
[0030]所述摩擦轮6采用橡胶轮，有利于增强摩擦力。
[0031]如图3所示，手掌穿过内圈2并套在手持架I中，前臂放在前臂托架4里，手腕腕关节对准内圈2与手持架I的铰接位置。
[0032]具体的运动捕捉过程如下:外圈3固定不动，如图4所示，手腕绕手臂的旋转运动通过手持架I使内圈2和外圈3之间产生相对的旋转，内圈2通过摩擦力带动摩擦轮6旋转，把旋转角度的变化传递给第二角度传感器5-1 ;如图5所示，手掌的俯仰运动使手持架I发生偏转，由内圈2上的第一角度传感器5可以测得翻转角度的变化。
[0033]实际操作中，上述两种工作情况是同时发生的，可以方便对手腕的运动进行捕捉。
[0034]内圈与外圈采用转动的方式连接；配合内圈的手持架，以及第一角度传感器和第二角度传感器的配合运动；可以同时测量手腕沿小臂方向旋转的角度变化和俯仰角度变化。
[0035]本装置技术手段简便易行，机械式捕捉相对于光学捕捉和电磁捕捉，具有成本低廉，且精度闻，定标简单等优点。
[0036]如上所述便可较好的实现本发明。
[0037]本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种机械式手腕运动捕捉装置，其特征在于，包括外圈和置于外圈内的内圈，内圈与外圈采用转动的方式连接；所述内圈内设置有支架及与支架连接的手持架，在手持架与支架连接处安装第一角度传感器；所述外圈上安装第二角度传感器，第二角度传感器上设有摩擦轮；所述内圈的一部分伸出外圈之外并与摩擦轮转动接触；所述内圈内还设有一个前臂托架；所述第一角度传感器和第二角度传感器上，各自设有与外部设备连接的信号接口。
2.根据权利要求1所述的机械式手腕运动捕捉装置，其特征在于，所述前臂托架包括一个下托架和与下托架活动连接的上托架。
3.根据权利要求1所述的机械式手腕运动捕捉装置，其特征在于，所述摩擦轮采用橡胶轮。
【文档编号】B25J19/02GK103433937SQ201310365327
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】熊巍, 林鹏哲, 林钊锋 申请人:华南理工大学