一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置制造方法
【專利摘要】一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，它涉及一種對(duì)穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差進(jìn)行檢測(cè)的裝置，以解決現(xiàn)有穿戴裝置位置偏差的檢測(cè)方式，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向存在交互力，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果耦合，精度差，以及穿戴裝置舒適性差的問(wèn)題，它包括捆綁機(jī)構(gòu)、位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；滑動(dòng)板的兩端分別連接有捆綁板，滑動(dòng)板的上端和下端分別穿設(shè)有水平設(shè)置的第一支撐軸；每個(gè)第一支撐軸的兩端分別連接在兩個(gè)連接板上，兩個(gè)擋板與連接板貼靠設(shè)置，兩個(gè)連接板的板面上分別穿設(shè)有一個(gè)橡膠柱，其中一個(gè)連接板的與擋板相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器。本發(fā)明用于對(duì)穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】—種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差進(jìn)行檢測(cè)的裝置，屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]用于幫助人體承受載荷的助力機(jī)器人及用于醫(yī)療的肢體康復(fù)器械近年來(lái)得到了重視，取得了飛速的發(fā)展，有越來(lái)越多的產(chǎn)品問(wèn)世。它們本質(zhì)上都是一種可穿戴裝備。然而，對(duì)穿著舒適性及方便性有著重要影響的捆綁裝置則未見(jiàn)專門研究。通過(guò)交互力來(lái)檢測(cè)位置偏差，進(jìn)而控制裝置運(yùn)動(dòng)，由于其簡(jiǎn)單、方便得到了廣泛應(yīng)用，可見(jiàn)交互力的準(zhǔn)確性直接影響著系統(tǒng)的性能。而傳統(tǒng)的測(cè)量裝置與人體之間的交互力的方法則是直接在二者之間固定一個(gè)力傳感器，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向都存在交互力，而往往只有一個(gè)方向的力才是控制目標(biāo)，因此這種方法測(cè)量的結(jié)果必然存在著耦合，精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有穿戴裝置位置偏差的檢測(cè)方式，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向存在交互力，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果耦合，精度差，以及穿戴裝置舒適性差的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置包括捆綁機(jī)構(gòu)、位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述捆綁機(jī)構(gòu)包括捆綁帶、固定環(huán)和兩個(gè)捆綁板；所述位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)板、薄膜壓力傳感器、兩個(gè)橡膠柱和兩個(gè)第一支撐軸；所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括捆綁基座、固定座、兩個(gè)第二支撐軸和四個(gè)彈性部件；
[0006]捆綁基座上設(shè)置有基板，捆綁基座的兩端設(shè)置有連接板，兩個(gè)連接板豎直并列設(shè)置，且兩個(gè)連接板的板面與基板垂直，兩個(gè)第二支撐軸豎直并列設(shè)置在固定座的兩端，兩個(gè)第二支撐軸分別設(shè)在相應(yīng)的連接板上，每個(gè)連接板通過(guò)設(shè)置在第二支撐軸上的兩個(gè)彈性部件支撐在固定座上，滑動(dòng)板的兩端分別連接有一個(gè)捆綁板，其中一個(gè)捆綁板上設(shè)置有固定環(huán)，捆綁帶的一端與另一個(gè)捆綁板連接，捆綁帶的另一端穿過(guò)固定環(huán)，滑動(dòng)板的上端和下端分別穿設(shè)有水平設(shè)置的第一支撐軸，滑動(dòng)板能在第一支撐軸上滑動(dòng)，滑動(dòng)板的兩端分別設(shè)置有擋板，兩個(gè)擋板的板面正對(duì)設(shè)置；
[0007]每個(gè)第一支撐軸的兩端分別連接在兩個(gè)連接板上，基板的板面與滑動(dòng)板的遠(yuǎn)離肢體的板面相貼靠設(shè)置，兩個(gè)擋板與連接板貼靠設(shè)置，兩個(gè)連接板的板面上分別穿設(shè)有一個(gè)橡膠柱，橡膠柱頂靠在擋板上，其中一個(gè)連接板的與擋板相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]一、本發(fā)明的穿戴裝置采用橡膠柱減小了對(duì)人體沖擊，保證穿戴的舒適性；同時(shí)也減少了滑動(dòng)板上的擋板與捆綁基座上的連接板之間的剛性沖擊，另一方面由于橡膠柱具有一定的預(yù)壓力保證了二者之間的緊密配合。
[0010]二、本發(fā)明的滑動(dòng)板可沿第一支撐軸水平滑動(dòng)，而連接滑動(dòng)板的捆綁基座可以沿豎直兩個(gè)第二支撐軸豎直滑動(dòng)，因此，本發(fā)明的整個(gè)固定裝置有兩個(gè)自由度，捆綁基座通過(guò)彈性部件與固定座連接，從而保證了整個(gè)固定裝置具有一定的柔順性，使穿戴裝置能夠很好地和人體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
[0011]三、穿戴裝置與人體之間的交互力是通過(guò)安裝在橡膠柱與捆綁基座之間的薄膜壓力傳感器測(cè)量的，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)能夠把穿戴裝置與人體之間的運(yùn)動(dòng)分解到兩個(gè)方向，因而能夠消除垂直方向的耦合力，使得穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差測(cè)量結(jié)果更精確，位置偏差檢測(cè)精度提高了 10%以上。使用時(shí)，當(dāng)肢體與捆綁基座存在檢測(cè)方向的位置偏差時(shí)，通過(guò)讀出的壓力信號(hào)的變化和橡膠柱自身的剛度特性可以求出偏差數(shù)值。
[0012]四、兩個(gè)第二支撐軸上的彈性部件用于防止捆綁基座與固定座發(fā)生剛性接觸，通過(guò)引入滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以消除垂直于檢測(cè)方向的位置偏差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，提高檢測(cè)精度。
[0013]五、本發(fā)明的位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面，人的肢體可在此平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)肢體與本發(fā)明裝置的捆綁基座發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)讀出接觸力檢測(cè)方向的壓力變化可以讀出肢體與捆綁基座的位置偏差，通過(guò)在垂直于檢測(cè)方向引入滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以消除肢體與基座在該方向的運(yùn)動(dòng)偏差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，提高檢測(cè)精度，位置偏差檢測(cè)精度提高了 10%以上，也實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)意圖的目的，保證了穿戴裝置具有較好的舒適性與方便性。本發(fā)明可以作為檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)意圖的“人-機(jī)”連接檢測(cè)裝置用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明的位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置包括捆綁機(jī)構(gòu)、位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述捆綁機(jī)構(gòu)包括捆綁帶2、固定環(huán)I和兩個(gè)捆綁板11 ;所述位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)板3、薄膜壓力傳感器5、兩個(gè)橡膠柱6和兩個(gè)第一支撐軸4 ;所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括捆綁基座7、固定座10、兩個(gè)第二支撐軸9和四個(gè)彈性部件8 ；
[0016]捆綁基座7上設(shè)置有基板7-1，捆綁基座7的兩端設(shè)置有連接板7-2，兩個(gè)連接板7-2豎直并列設(shè)置，且兩個(gè)連接板7-2的板面與基板7-1垂直，兩個(gè)第二支撐軸9豎直并列設(shè)置在固定座10的兩端，兩個(gè)第二支撐軸9分別設(shè)在相應(yīng)的連接板7-2上，每個(gè)連接板7-2通過(guò)設(shè)置在第二支撐軸9上的兩個(gè)彈性部件8支撐在固定座10上，滑動(dòng)板3的兩端分別連接有一個(gè)捆綁板11，其中一個(gè)捆綁板11上設(shè)置有固定環(huán)1，捆綁帶2的一端與另一個(gè)捆綁板11連接，捆綁帶2的另一端穿過(guò)固定環(huán)1，滑動(dòng)板3的上端和下端分別穿設(shè)有水平設(shè)置的第一支撐軸4，滑動(dòng)板3能在第一支撐軸4上滑動(dòng)，滑動(dòng)板3的兩端分別設(shè)置有擋板3-1，兩個(gè)擋板3-1的板面正對(duì)設(shè)置；
[0017]每個(gè)第一支撐軸4的兩端分別連接在兩個(gè)連接板7-2上，基板7-1的板面與滑動(dòng)板3的遠(yuǎn)離肢體的板面相貼靠設(shè)置，兩個(gè)擋板3-1與連接板7-2貼靠設(shè)置，兩個(gè)連接板7-2的板面上分別穿設(shè)有一個(gè)橡膠柱6，橡膠柱6頂靠在擋板3-1上，其中一個(gè)連接板7-2的與擋板3-1相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器5。
[0018]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述兩個(gè)捆綁板11為尼龍板。如此設(shè)置，強(qiáng)度高、韌性好，便于固定穿戴裝置，也提高了舒適性。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述兩個(gè)捆綁板11為ABS塑料捆綁板。如此設(shè)置，強(qiáng)度高、韌性好，便于固定穿戴裝置，也提高了舒適性。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述彈性部件8為螺旋彈簧。如此設(shè)置，使用方便，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或二相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述橡膠柱6為丁腈橡膠柱。如此設(shè)置，具有一定的彈性，耐磨性較高，耐熱性較好。其它與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述橡膠柱6為氯丁橡膠柱。如此設(shè)置，耐油，耐熱，具有較高的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述薄膜壓力傳感器5粘接在連接板7-2上。如此設(shè)置，連接方便可靠。其它與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)還包括滑動(dòng)軸承，兩個(gè)第一支撐軸4上分別安裝有滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)板3通過(guò)滑動(dòng)軸承能在兩個(gè)第一支撐軸4上滑動(dòng)。如此設(shè)置，減小滑動(dòng)時(shí)支撐軸上的摩擦阻力。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、三、五或七相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)端蓋12，兩個(gè)端蓋12蓋合在兩個(gè)連接板7-2上并封堵橡膠柱6。如此設(shè)置，便于固定橡膠柱，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0026]工作過(guò)程
[0027]結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程，捆綁帶與滑動(dòng)板、捆綁板形成捆綁環(huán)，將捆綁環(huán)套設(shè)在人的肢體上，通過(guò)拉動(dòng)穿過(guò)固定環(huán)的捆綁帶使本發(fā)明的裝置固定在人的肢體上，位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面，人的肢體可在此平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)肢體與本發(fā)明裝置的捆綁基座發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)讀出接觸力檢測(cè)方向的壓力變化可以讀出肢體與捆綁基座的位置偏差，通過(guò)在垂直于檢測(cè)方向引入滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以消除肢體與基座在該方向的運(yùn)動(dòng)偏差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，提高檢測(cè)精度，也實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)意圖的目的，保證了穿戴裝置具有較好的舒適性與方便性。本發(fā)明可以作為檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)意圖的“人-機(jī)”連接檢測(cè)裝置用。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述裝置包括捆綁機(jī)構(gòu)、位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述捆綁機(jī)構(gòu)包括捆綁帶(2)、固定環(huán)(I)和兩個(gè)捆綁板(11);所述位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)板(3)、薄膜壓力傳感器(5)、兩個(gè)橡膠柱(6)和兩個(gè)第一支撐軸(4);所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括捆綁基座(7)、固定座(10)、兩個(gè)第二支撐軸(9)和四個(gè)彈性部件(8 )； 捆綁基座(7 )上設(shè)置有基板(7-1 )，捆綁基座(7 )的兩端設(shè)置有連接板(7-2 )，兩個(gè)連接板(7-2 )豎直并列設(shè)置，且兩個(gè)連接板(7-2 )的板面與基板(7-1)垂直，兩個(gè)第二支撐軸(9 )豎直并列設(shè)置在固定座(10)的兩端，兩個(gè)第二支撐軸(9)分別設(shè)在相應(yīng)的連接板(7-2)上，每個(gè)連接板(7-2)通過(guò)設(shè)置在第二支撐軸(9)上的兩個(gè)彈性部件(8)支撐在固定座(10)上，滑動(dòng)板(3)的兩端分別連接有一個(gè)捆綁板(11)，其中一個(gè)捆綁板(11)上設(shè)置有固定環(huán)(1)，捆綁帶(2)的一端與另一個(gè)捆綁板(11)連接，捆綁帶(2)的另一端穿過(guò)固定環(huán)(1)，滑動(dòng)板(3)的上端和下端分別穿設(shè)有水平設(shè)置的第一支撐軸(4)，滑動(dòng)板(3)能在第一支撐軸(4)上滑動(dòng)，滑動(dòng)板(3)的兩端分別設(shè)置有擋板(3-1)，兩個(gè)擋板(3-1)的板面正對(duì)設(shè)置； 每個(gè)第一支撐軸(4)的兩端分別連接在兩個(gè)連接板(7-2 )上，基板(7-1)的板面與滑動(dòng)板(3)的遠(yuǎn)離肢體的板面相貼靠設(shè)置，兩個(gè)擋板(3-1)與連接板(7-2)貼靠設(shè)置，兩個(gè)連接板(7-2)的板面上分別穿設(shè)有一個(gè)橡膠柱(6)，橡膠柱(6)頂靠在擋板(3-1)上，其中一個(gè)連接板(7-2)的與擋板(3-1)相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述兩個(gè)捆綁板(11)為尼龍板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述兩個(gè)捆綁板(11)為ABS塑料捆綁板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述彈性部件(8)為螺旋彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述橡膠柱(6)為丁腈橡膠柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述橡膠柱(6)為氯丁橡膠柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述薄膜壓力傳感器(5 )粘接在連接板(7-2 )上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5或7所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)還包括滑動(dòng)軸承，兩個(gè)第一支撐軸(4)上分別安裝有滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)板(3)通過(guò)滑動(dòng)軸承能在兩個(gè)第一支撐軸(4)上滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于檢測(cè)位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述位置偏差檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)端蓋(12)，兩個(gè)端蓋(12)蓋合在兩個(gè)連接板(7-2)上并封堵橡膠柱(6)。
【文檔編號(hào)】G01B21/00GK103557816SQ201310549385
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】趙杰, 朱延河, 張超, 楊繼興 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)