無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置的制造方法
【專利摘要】無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置，它涉及了一種檢測人手手指運動狀態(tài)的數(shù)據(jù)手套。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)手套傳感器價格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，維護困難等缺點，設(shè)計了一種依附在人手外部檢測關(guān)節(jié)運動的裝置，采用獨特的連接方式以及巧妙的關(guān)節(jié)測量點布局，降低或消除了檢測機構(gòu)對操作者手指運動的阻礙和影響，令操作者在使用該裝置時，手指的運動能保持最大程度的靈活和輕巧，且關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)都能被精確檢測到，從而使被控制的從手的手指關(guān)節(jié)與操作者對應(yīng)的手指關(guān)節(jié)協(xié)同一致動作，將多個自由度從手復(fù)雜的控制變得直觀、簡單、方便。
【專利說明】
無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測人手手指關(guān)節(jié)運動角度和狀態(tài)的數(shù)據(jù)手套。
【背景技術(shù)】
[0002]由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人逐漸在越來越大的范圍內(nèi)被使用，遙操作機器人作為一種性能可靠、技術(shù)成熟的機器人被廣泛用于各種危險的、情況復(fù)雜的、人類無法到達的環(huán)境中工作，它采用的是非?？煽康目刂品绞?，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(wù)越來越復(fù)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(fù)雜的機械手實施遙操作，控制機械手多個手指的多個關(guān)節(jié)一起協(xié)調(diào)運動，以實現(xiàn)特定功能，這就需用到數(shù)據(jù)手套，數(shù)據(jù)手套是對機器人的機械手實施遙操作的最有效裝置，它通過測量操作者手指各個指節(jié)的位置信息作為控制指令控制機械手的手指跟蹤人手手指運動。此外，近年來虛擬仿真技術(shù)不斷發(fā)展，其主要的交互設(shè)備就是數(shù)據(jù)手套，例如在一個由計算機虛擬的場景里，控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機器等，還有游戲、3D動畫制作都需要用到數(shù)據(jù)手套。數(shù)據(jù)手套的彎曲傳感器是數(shù)據(jù)手套的核心部件，世界上只有少數(shù)幾個國家能研制，所以數(shù)據(jù)手套的價格極為昂貴，單只手套售價高達六七萬元人民幣，而且現(xiàn)有的數(shù)據(jù)手套傳感器壽命短，不易更換，嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)手套的普及、推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)手套價格昂貴、系統(tǒng)復(fù)雜、維護困難等缺點，提出了一種外置傳感器檢測關(guān)節(jié)運動的方法，極大降低數(shù)據(jù)手套的成本。本發(fā)明的難點在于依附在人手外部構(gòu)架的設(shè)計，因為外置傳感器的體積較大，再加上搖臂、連桿等聯(lián)動機構(gòu)，會干擾手指的運動，但本發(fā)明通過對外部構(gòu)架的優(yōu)化設(shè)計，在關(guān)節(jié)基座之間采用獨特的連接方式，并對關(guān)節(jié)測量點巧妙布局，降低或消除了檢測機構(gòu)對操作者手指運動的阻礙和影響，令操作者在使用該裝置時，手指關(guān)節(jié)的運動還能保持最大程度的靈活和輕巧。本發(fā)明是用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)、手掌基座、無名指近指節(jié)基座、無名指中指節(jié)基座、無名指遠指節(jié)基座、角度傳感器、球頭和球頭扣連桿組成，該裝置通過穿戴的方式固定在操作者無名指上；相鄰的手掌基座、無名指近指節(jié)基座、無名指中指節(jié)基座和無名指遠指節(jié)基座之間的鉸接處均安裝有測量關(guān)節(jié)動作的角度傳感器，用于檢測無名指各個關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)。本發(fā)明使用簡單，穿戴方便，容易維護，并可極大降低數(shù)據(jù)手套的成本。
【附圖說明】
[0004]圖1是無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置的軸測圖。
[0005]圖2是無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]【具體實施方式】一:如圖1和圖2所示，所述無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置包括掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100、手掌基座1、無名指近指節(jié)基座2、無名指中指節(jié)基座3、無名指遠指節(jié)基座4、角度傳感器18、球頭20和球頭扣連桿21。所述無名指近指節(jié)基座2固定于人手無名指的近指節(jié)部位，所述無名指近指節(jié)基座2半包圍無名指近指節(jié)，橫截面為“C”形，開口朝向無名指近指節(jié)的指面，在該基座位于無名指近指節(jié)背面的位置設(shè)有一孔座和一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面，所述搖臂上安裝有球頭20。所述無名指近指節(jié)基座2上的球頭20與掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100的球頭扣10鉸接，所述掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100底部角度傳感器18通過螺釘固定于手掌基座I的孔座A內(nèi)，所述手掌基座I的孔座A固定于無名指的掌指關(guān)節(jié)上方。動作實施過程:無名指掌指關(guān)節(jié)(MP)的運動可分解為兩個方向上的分運動，一個是豎直方向上的屈伸運動，另一個是水平方向上的外展和內(nèi)收運動，當(dāng)操作者的無名指掌指關(guān)節(jié)(MP)做屈伸運動時，則無名指近指節(jié)基座2帶動長軸9在豎直方向上運動，從而帶動與左軸承蓋6固接的第二角度傳感器18的軸轉(zhuǎn)動，使孔座內(nèi)的第二角度傳感器18能測量出操作者無名指掌指關(guān)節(jié)(MP)屈伸的角度和狀態(tài)；當(dāng)操作者無名指掌指關(guān)節(jié)(MP)做外展和內(nèi)收運動時，則無名指近指節(jié)基座2帶動長軸9在水平方向上運動，在該動作方向上，長軸9與角度傳感器基座5是剛性連接的，所以無名指近指節(jié)基座2直接帶動第一角度傳感器18的軸轉(zhuǎn)動，使得第一角度傳感器18能測量出操作者掌指關(guān)節(jié)(MP)外展和內(nèi)收的角度和狀態(tài)。
[0007]【具體實施方式】二:如圖1和圖2所示，所述無名指中指節(jié)基座3固定于人手無名指的中指節(jié)部位，所述無名指中指節(jié)基座3半包圍無名指中指節(jié)，橫截面為“C”形，開口朝向無名指中指節(jié)的指面，在該基座位于無名指中指節(jié)背面的位置設(shè)有一孔座和一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面。所述無名指中指節(jié)基座3上的搖臂與搖臂19通過球頭20和球頭扣連桿21配合成的球形鉸鏈進行連接，所述搖臂19與角度傳感器18的軸通過螺釘固接，所述角度傳感器18通過螺釘固定于無名指近指節(jié)基座2的孔座內(nèi)。動作實施過程:當(dāng)操作者無名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)做屈伸運動時，依附于無名指中指節(jié)上的無名指中指節(jié)基座3跟隨一起運動，并通過無名指中指節(jié)基座3上的搖臂推拉球頭扣連桿21，從而帶動與搖臂19固接的角度傳感器18的軸轉(zhuǎn)動，使固定于無名指近指節(jié)基座2孔座內(nèi)的角度傳感器18能測量出操作者無名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)屈伸的角度和狀態(tài)。
[0008]【具體實施方式】三:如圖1和圖2所示，所述無名指遠指節(jié)基座4固定于人手無名指的遠指節(jié)部位，所述無名指遠指節(jié)基座4的一端為包圍無名指遠指節(jié)的柱形，另一端為半球形，整個基座的縱截面為“U”形，開口朝向無名指的遠端指間關(guān)節(jié)(DIP)，在該基座位于無名指遠指節(jié)背面的位置設(shè)有一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面。所述無名指遠指節(jié)基座4上的搖臂與搖臂19通過球頭20和球頭扣連桿21配合成的球形鉸鏈進行連接，所述搖臂19與角度傳感器18的軸通過螺釘固接，所述角度傳感器18通過螺釘固定于無名指中指節(jié)基座3的孔座內(nèi)。動作實施過程:當(dāng)操作者無名指的遠端指間關(guān)節(jié)(DIP)做屈伸運動時，依附于無名指遠指節(jié)上的無名指遠指節(jié)基座4跟隨一起運動，并通過無名指遠指節(jié)基座4上的搖臂推拉球頭扣連桿21，從而帶動與搖臂19固接的角度傳感器18的軸轉(zhuǎn)動，使固定于無名指中指節(jié)基座3孔座內(nèi)的角度傳感器18能測量出操作者無名指的遠端指間關(guān)節(jié)(DIP)屈伸的角度和狀態(tài)。
[0009]在不使本發(fā)明的原理受到損害的情況下，上述構(gòu)成的細節(jié)和【具體實施方式】僅僅是當(dāng)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(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置，用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)(100)、手掌基座(I)、無名指近指節(jié)基座(2)、無名指中指節(jié)基座(3)、無名指遠指節(jié)基座(4)、角度傳感器(18)、球頭(20)和球頭扣連桿(21)組成； 其特征在于: 該裝置通過穿戴的方式固定在操作者無名指上； 相鄰的手掌基座(I)、無名指近指節(jié)基座(2)、無名指中指節(jié)基座(3)和無名指遠指節(jié)基座(4)之間的鉸接處均安裝有測量關(guān)節(jié)動作的角度傳感器(18)，用于檢測無名指各個關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置，其特征在于:所述無名指近指節(jié)基座(2)固定于人手無名指的近指節(jié)部位，所述無名指近指節(jié)基座(2)半包圍無名指近指節(jié)，橫截面為“C”形，開口朝向無名指近指節(jié)的指面，在該基座位于無名指近指節(jié)背面的位置設(shè)有一孔座和一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面，所述搖臂上安裝有球頭(20)，所述無名指近指節(jié)基座(2)上的球頭(20)與掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)(100)的球頭扣(10)鉸接，所述掌指關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)(100)底部角度傳感器(18)通過螺釘固定于手掌基座(I)的孔座(A)內(nèi)，所述手掌基座(I)的孔座(A)固定于無名指的掌指關(guān)節(jié)上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置，其特征在于:所述無名指中指節(jié)基座(3)固定于人手無名指的無名指節(jié)部位，所述無名指中指節(jié)基座(3)半包圍無名指中指節(jié)，橫截面為“C”形，開口朝向無名指中指節(jié)的指面，在該基座位于無名指中指節(jié)背面的位置設(shè)有一孔座和一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面。所述無名指中指節(jié)基座(3)上的搖臂與搖臂(19)通過球頭(20)和球頭扣連桿(21)配合成的球形鉸鏈進行連接，所述搖臂(19)與角度傳感器(18)的軸通過螺釘固接，所述角度傳感器(18)通過螺釘固定于無名指近指節(jié)基座(2)的孔座內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無名指關(guān)節(jié)運動桿式檢測裝置，其特征在于:所述無名指遠指節(jié)基座(4)固定于人手無名指的遠指節(jié)部位，所述無名指遠指節(jié)基座(4)的一端為包圍無名指遠指節(jié)的柱形，另一端為半球形，整個基座的縱截面為“U”形，開口朝向無名指的遠端指間關(guān)節(jié)(DIP)，在該基座位于無名指遠指節(jié)背面的位置設(shè)有一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面。所述無名指遠指節(jié)基座(4)上的搖臂與搖臂(19)通過球頭(20)和球頭扣連桿(21)配合成的球形鉸鏈進行連接，所述搖臂(19)與角度傳感器(18)的軸通過螺釘固接，所述角度傳感器(18)通過螺釘固定于無名指中指節(jié)基座(3)的孔座內(nèi)。
【文檔編號】B25J3/00GK105881485SQ201410741342
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月9日
【發(fā)明人】蘇茂
【申請人】蘇茂