人手腕关节运动检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测人手手腕关节运动状态的检测装置。
【背景技术】
[0002]由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需要用到人手手臂关节运动检测装置，人手手臂关节运动检测装置通过测量操作者手臂上各个关节的位置信息作为控制指令控制机械手跟踪人手运动，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟现实交互技术不断发展，人手手臂关节运动检测装置可作为一种主要的交互设备，参与到虚拟现实交互系统的构建中，例如在一个由计算机虚拟的场景里，操作者通过人手手臂关节运动检测装置控制一双虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有远程手术、游戏、3D动画制作等都需要用到此类装置。目前市场上的人手手臂关节运动检测装置系统复杂，维护困难，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有人手手臂关节运动检测装置里的腕关节检测装置系统复杂、结构臃肿、检测误差较大、维护困难等缺点，提出了一种外构架式结构，对腕关节的检测环节做了全新的设计，采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，极大简化了复杂的人手手臂关节运动检测装置，使操作者在使用该装置时手臂能保持最大程度的灵活，无论操作者的手腕向左向右，或是向上向下摆动，手腕关节的运动状态都能被精确检测到，使被控制的从手关节能与操作者对应的关节协同一致动作，增强虚拟现实或遥操作的临场感。本发明是用于与计算机、机械手交互作用的装置，由手套基座，第一级连杆，第二级连杆，关节检测部件，前臂固定环组成，该装置固定在操作者手上，前臂固定环固定于操作者前臂部位，关节检测部件安装于前臂固定环上，手套基座固定在手掌上，手套基座与前臂固定环通过第一级连杆和第二级连杆铰接。人手腕关节运动检测装置对操作者手腕关节运动的检测由关节检测部件实施，关节检测部件内部安装有检测关节动作的角度传感器，可检测操作者手腕关节运动的角度和状态。该装置成本低，使用简单，穿戴方便，维护容易。
【附图说明】
[0004]图1是本发明的整体轴侧图。
[0005]图2是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0006]本发明主要零部件:
[0007]102.关节检测部件1.前臂固定环2.连杆
[0008]3.手套基座6.转动连接件12.传动轴
[0009]【具体实施方式】:如图1和图2所示，所述人手腕关节运动检测装置包括前臂固定环1，连杆2-1、2-2，手套基座3，隔离柱5，转动连接件6，关节检测部件102-1、102-2。所述前臂固定环I固定于操作者前臂部位，所述关节检测部件102-1的底座E通过螺钉固定于于前臂固定环I的平台A上，关节检测部件102-1的传动轴12的轴线垂直于前臂固定环I圆环的轴线，所述关节检测部件102-2的底座E与关节检测部件102-1的传动轴12固接，所述关节检测部件102-2的传动轴12与关节检测部件102-1的传动轴12互相垂直，所述关节检测部件102-2的传动轴12的与第一级连杆2-1的一端固接，所述第一级连杆2-1的另一端与第二级连杆2-2的一端通过螺钉铰接，所述第一级连杆2-1和第二级连杆2-2铰接处安装有隔离柱5，所述第二级连杆2-2的另一端通过螺钉铰接于转动连接件6的孔C，所述转动连接件6的另一孔B通过螺钉铰接于手套基座3的孔D，所述第二级连杆2-2与转动连接件6铰接的轴线垂直于转动连接件6与手套基座3铰接的轴线，所述手套基座3固定于手掌背面的位置。动作实施过程:人手能以手腕为定点在一定范围内朝各个方向转动，操作者穿戴上手套基座3后，手套基座3跟随操作者的手一起运动，与手套基座3铰接的转动连接件6带动与其铰接的连杆2-2转动，当操作者的手腕朝任一方向转动时，关节检测部件102-2的传动轴12的轴线与转动连接件6孔C的轴线始终保持相互平行，但两轴线之间的直线距离会随操作者的手腕转动而发生改变，使铰接的连杆2-1、2-2之间发生相对转动，并驱动与连杆2-1固接的关节检测部件102-2的传动轴12转动，同时关节检测部件102-2绕其底座E固接部件的轴线转动，驱动与关节检测部件102-2底座E固接的关节检测部件102-1的传动轴12转动，关节检测部件102-1、102-2的传动轴12转动并驱动各自内部的角度传感器，系统根据两个角度传感器检测到的数据通过相应的数学算法计算出操作者手腕转动的角度和状态。
[0010]作为本发明的另一实例，也可以用其他传感器代替角度传感器，同样可以起到检测人手腕关节在三维空间中运动的角度和状态，实现本发明的目的。
[0011]在不使本发明的原理受到损害的情况下，上述构成的细节和【具体实施方式】仅仅是当做例子和图示的东西，它可以不脱离本发明的范围而广泛改变，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种人手腕关节运动检测装置，用于与计算机、机械手交互作用的装置，由手套基座(3)，连杆(2-1、2-2)，关节检测部件(102)，前臂固定环(I)组成； 其特征在于: 该装置固定在操作者手上； 前臂固定环(I)固定于操作者前臂部位，关节检测部件(102)安装于前臂固定环(I)上，手套基座(3)与前臂固定环(I)通过两级连杆(2-1、2-2)铰接； 人手腕关节运动检测装置对操作者手腕关节运动的检测由关节检测部件(102)实施，关节检测部件(102)内部安装有检测关节动作的角度传感器，可检测操作者腕关节运动的角度和状态。
2.根据权利要求1所述的人手腕关节运动检测装置，其特征在于:所述人手腕关节运动检测装置包括前臂固定环(1)，连杆(2-1、2-2)，手套基座(3)，隔离柱(5)，转动连接件(6)，关节检测部件(102-1、102-2)，所述前臂固定环(I)固定于操作者前臂部位，所述关节检测部件(102-1)的底座(E)通过螺钉固定于于前臂固定环(I)的平台(A)上，关节检测部件(102-1)的传动轴(12)的轴线垂直于前臂固定环(I)圆环的轴线，所述关节检测部件(102-2)的底座(E)与关节检测部件(102-1)的传动轴(12)固接，所述关节检测部件(102-2)的传动轴(12)与关节检测部件(102-1)的传动轴(12)互相垂直，所述关节检测部件(102-2)的传动轴(12)的与第一级连杆(2-1)的一端固接，所述第一级连杆(2-1)的另一端与第二级连杆(2-2)的一端通过螺钉铰接，所述第一级连杆(2-1)和第二级连杆(2-2)铰接处安装有隔离柱(5)，所述第二级连杆(2-2)的另一端通过螺钉铰接于转动连接件(6)的孔(C)，所述转动连接件￠)的另一孔(B)通过螺钉铰接于手套基座(3)的孔(D)，所述第二级连杆(2-2)与转动连接件(6)铰接的轴线垂直于转动连接件(6)与手套基座(3)铰接的轴线，所述手套基座(3)固定于手掌背面的位置。
【专利摘要】人手腕关节运动检测装置，它涉及了一种检测人手腕关节运动的检测装置。本发明是为了解决现有的检测装置系统复杂、结构臃肿、检测误差较大、维护困难等缺点，对人手腕的检测环节做了全新的设计，采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，使操作者在使用该装置时，操作者的腕关节能保持最大程度的灵活，无论操作者的手腕向左向右，或是向上向下摆动，腕关节的运动状态都能被精确检测到，使被控制的从手关节能与操作者对应的关节协同一致动作，以增强虚拟现实或遥操作的临场感。
【IPC分类】B25J13-08, B25J3-00
【公开号】CN104552229
【申请号】CN201310491848
【发明人】苏茂
【申请人】苏茂
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月21日