髋关节运动检测装置的制造方法
【专利摘要】髋关节运动检测装置，它涉及了一种检测人体髋关节运动的装置。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，对人体关节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，操作者的身体能保持最大程度的灵活，且关节的运动状态都能被精确检测到，使被控制的机器人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。
【专利说明】
髋关节运动检测装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种检测人体髋关节运动的检测装置。
【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，而要对复杂的机器人实施遥操作，控制机器人多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需要用到人体关节运动检测装置，人体关节运动检测装置通过测量操作者身体上各个关节的位置信息作为控制指令控制机器人跟踪人体运动，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，人体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，操作者通过人体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。目前市场上的人体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体关节运动检测装置系统复杂、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，对检测方法做了全新的设计，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体关节运动检测装置控制系统，使操作者在使用该装置时身体能保持最大程度的灵活，且人体关节的运动状态都能被精确检测到，使被控制的从动机器人关节能与操作者对应的身体关节协同一致动作，增强虚拟现实或遥操作的临场感。本发明是用于与计算机、机器人等交互作用的设备，由大腿固定装置、连杆，关节检测部件，腰部装置，腰部基座组成，大腿固定装置固定于操作者大腿部位，检测装置由两组关节检测部件组成，检测装置固定于腰部基座上，腰部基座固定于操作者髋关节上方对应的腰部位置，检测装置与大腿固定装置通过两级连杆铰接。本发明检测关节的运动角度由设置在装置上相应的角度传感器通过相应的数学算法测量，可以精确、灵敏地检测出在三维空间中操作者的髋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。
[0006]图3是关节检测部件105的轴侧图。
[0007]图4是关节检测部件105的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]本发明主要零部件:
[0009]101.腰部装置102.大腿固定装置105.关节检测部件
[0010]1.腰部基座2.连杆4.大腿固定环上部
[0011]6.大腿固定环下部8.转动连接件12.传动轴
[0012]13.角度传感器
[0013]【具体实施方式】一:如图1所示，所述髋关节运动检测装置包括大腿固定装置102，连杆2-1、2-2，腰部装置101，腰部基座I。所述大腿固定装置102固定于操作者大腿部位，所述腰部装置101由两组关节检测部件105-1和105-2组成，所述腰部装置101固定于腰部基座I上，腰部基座I固定于操作者髋关节上方对应的腰部位置，腰部装置101与大腿固定装置102通过两级连杆2-1、2-2铰接，髋关节运动检测装置对操作者身体髋关节关节运动的检测由关节检测部件105-1和105-2实施。
[0014]【具体实施方式】二:如图1、图2、图3和图4所示，所述关节检测部件105-1和105-2包括外壳9、10、11，传动轴12和角度传感器13。所述传动轴12通过齿轮啮合与角度传感器13联动。动作实施过程:当传动轴12转动时，传动轴12通过齿轮带动角度传感器13转动。
[0015]【具体实施方式】三:如图1、图2、图3和图4所示，所述大腿固定装置102包括大腿固定环上部4，大腿固定环下部6，转动连接件8。所述大腿固定环上部4与大腿固定环下部6的两端通过螺钉固接形成一个完整的圆环。所述转动连接件8与大腿固定环上部4通过螺钉铰接于大腿固定环上部4的孔E，所述转动连接件8与大腿固定环上部4铰接的轴线垂直于大腿固定环上部4的圆环轴线。所述腰部装置101包括关节检测部件105-1、105-2。所述关节检测部件105-1的底座固接于腰部基座I上，所述关节检测部件105-2的底座与关节检测部件105-1的传动轴12固接，所述关节检测部件105-1的传动轴12和关节检测部件105-2的传动轴12的轴线互相垂直，所述关节检测部件105-2的传动轴12的两端分别与两根第一级连杆2-1的一端固接，所述两根第一级连杆2-1的另一端分别与两根第二级连杆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铰接处安装有连杆隔离柱5，所述两根第二级连杆2-2的另一端与大腿固定装置102通过螺钉铰接于转动连接件8的孔D，所述第二级连杆2-2与转动连接件8铰接的轴线垂直于大腿固定环上部4与转动连接件8铰接的轴线。动作实施过程:人体大腿能以髋关节为定点在一定范围内朝各个方向摆动，固定在操作者大腿的大腿固定装置102跟随大腿一起运动，大腿固定装置102带动与其铰接的连杆2-2摆动，连杆2-2摆动的方向与大腿摆动的方向一致，当操作者的大腿朝任一方向摆动时，关节检测部件105-2的传动轴12的轴线与转动连接件8孔D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大腿摆动而发生改变，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105-2的传动轴12转动，同时关节检测部件105-2绕其底座固接部件的轴线转动，驱动与关节检测部件105-2底座固接的关节检测部件105-1的传动轴12转动，关节检测部件105-1、105-2的传动轴12转动并驱动各自的角度传感器13，系统根据两个角度传感器13检测到的数据通过相应的数学算法计算出操作者大腿摆动的角度和状态。
[0016]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体髋关节在三维空间中运动的角度和状态，实现本发明的目的。
[0017]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】
1.一种髋关节运动检测装置，用于与计算机、机器人交互作用的装置，由腰部基座(I)，腰部装置(101)，连杆(2-1、2-2)，关节检测部件(105)，大腿固定装置(102)组成； 其特征在于: 该装置固定在操作者髋关节上方对应的腰部位置上； 大腿固定装置(102)固定于操作者大腿部位，腰部装置(101)由两组关节检测部件(105-1,105-2)组成，腰部装置(101)固定于腰部基座(I)上，腰部基座(I)固定于操作者髋关节上方对应的腰部位置，腰部装置(101)与大腿固定装置(102)通过两级连杆(2-1、2-2)铰接； 髋关节运动检测装置对操作者身体髋关节运动的检测由关节检测部件(105-1、105-2)实施，关节检测部件(105-1、105-2)内部安装有检测关节动作的角度传感器(13)，可检测操作者髋关节运动的角度和状态。2.根据权利要求1所述的髋关节运动检测装置，其特征在于:所述关节检测部件(105-1、105-2)包括外壳(9、10、11)，传动轴(12)和角度传感器(13)，所述传动轴(12)通过齿轮啮合与角度传感器(13)联动。3.根据权利要求1所述的髋关节运动检测装置，其特征在于:所述大腿固定装置(102)包括大腿固定环上部(4)，大腿固定环下部￠)，转动连接件(8)，所述大腿固定环上部(4)与大腿固定环下部￠)的两端通过螺钉固接形成一个完整的圆环，所述转动连接件(8)与大腿固定环上部(4)通过螺钉铰接于大腿固定环上部(4)的孔(E)，所述转动连接件(8)与大腿固定环上部(4)铰接的轴线垂直于大腿固定环上部(4)的圆环轴线。4.根据权利要求1所述的髋关节运动检测装置，其特征在于:所述腰部装置(101)包括关节检测部件(105-1、105-2)，所述关节检测部件(105-1)的底座固接于腰部基座(I)上，所述关节检测部件(105-2)的底座与关节检测部件(105-1)的传动轴(12)固接，所述关节检测部件(105-1)的传动轴(12)和关节检测部件(105-2)的传动轴(12)的轴线互相垂直，所述关节检测部件(105-2)的传动轴(12)的两端分别与两根第一级连杆(2-1)的一端固接，所述两根第一级连杆(2-1)的另一端分别与两根第二级连杆(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)铰接处安装有连杆隔离柱(5)，所述两根第二级连杆(2-2)的另一端与大腿固定装置(102)通过螺钉铰接于转动连接件(8)的孔(D)，所述第二级连杆(2-2)与转动连接件(8)铰接的轴线垂直于大腿固定环上部(4)与转动连接件(8)铰接的轴线。
【文档编号】G01B21/00GK105890566SQ201410741413
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月9日
【发明人】苏茂
【申请人】苏茂