拇指掌指關(guān)節(jié)運動檢測裝置的制造方法
【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)運動的角度和狀態(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(dá)的環(huán)境中工作，它采用的是非?？煽康目刂品绞剑苯佑刹僮髡甙l(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(dá)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，由拇指掌指節(jié)基座，拇指近指節(jié)基座，電位器，電位器蓋，軸承，螺釘，連桿和搖臂組成，該裝置穿戴在操作者拇指上，拇指掌指節(jié)基座和拇指近指節(jié)基座的鉸接處安裝有測量關(guān)節(jié)動作的電位器，用于檢測拇指掌指關(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是本發(fā)明的整體軸側(cè)圖。
[0005]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0006]如圖1和圖2所示，所述拇指掌指關(guān)節(jié)運動檢測裝置包括拇指掌指節(jié)基座5，拇指近指節(jié)基座4，電位器18，電位器蓋22，軸承23，螺釘24，連桿26，搖臂27和搖臂28。拇指掌指節(jié)基座5和拇指近指節(jié)基座4的鉸接處安裝有測量關(guān)節(jié)動作的電位器，用于檢測拇指掌指關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)。所述拇指掌指節(jié)基座5固定于人手的拇指掌指節(jié)部位，所述拇指掌指節(jié)基座5采用“C”形包圍拇指掌指節(jié)，開口朝向拇指與手掌連接的一側(cè)，在該基座外側(cè)面位置設(shè)有一孔座G。所述拇指近指節(jié)基座4固定于人手的拇指近指節(jié)部位，所述拇指近指節(jié)基座4半包圍拇指近指節(jié)，橫截面為“ C”形，開口朝向拇指近指節(jié)的指面，在該基座位于拇指近指節(jié)外側(cè)面的位置設(shè)有孔座H，孔座的位置對應(yīng)于拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)。所述拇指近指節(jié)基座4與拇指掌指節(jié)基座5通過搖臂28、連桿26、搖臂27鉸接，所述搖臂28 (內(nèi)嵌軸承23)的底部與電位器18的軸通過螺釘固接，所述電位器18由電位器蓋22及螺釘固定于拇指近指節(jié)基座4的孔座H內(nèi)，所述搖臂28與連桿26 —端通過螺釘24鉸接，所述連桿26另一端與搖臂27通過螺釘24鉸接，所述搖臂27 (內(nèi)嵌軸承23)與電位器18的軸通過螺釘固接，所述電位器18通過螺釘固定于拇指掌指節(jié)基座5的孔座G內(nèi)。動作實施過程:人手拇指的近指節(jié)可繞掌指關(guān)節(jié)(MP)轉(zhuǎn)動，可將其分解為兩個方向上的分運動，一個是平行于拇指近指節(jié)側(cè)面的屈伸運動，另一個是平行于拇指近指節(jié)背面的外展和內(nèi)收運動。當(dāng)操作者拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)做屈伸運動時，依附于拇指近指節(jié)上的拇指近指節(jié)基座4跟隨一起運動，并通過搖臂28推拉與其鉸接的連桿26，從而帶動與搖臂27固接的電位器18的軸轉(zhuǎn)動，使孔座G內(nèi)的電位器18能測量出操作者拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)屈伸的角度和狀態(tài)；當(dāng)操作者拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)做外展和內(nèi)收運動時，在該動作方向上，拇指掌指節(jié)基座5與搖臂27、連桿26、搖臂28和電位器18的軸是剛性連接的，所以依附于拇指近指節(jié)上的拇指近指節(jié)基座4直接帶動孔座H內(nèi)的電位器18相對其軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，使孔座H內(nèi)的電位器18能測量出操作者拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)外展和內(nèi)收的角度和狀態(tài)。
[0007]作為本發(fā)明的另一實例，也可以用其他傳感器代替電位器，同樣可以起到檢測人手拇指掌指關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0008]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(xì)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】
1.一種拇指掌指關(guān)節(jié)運動檢測裝置，用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由拇指掌指節(jié)基座(5)，拇指近指節(jié)基座(4)，電位器(18)，電位器蓋(22)，軸承(23)，螺釘(24)，連桿(26)，搖臂(27)和搖臂(28)組成； 其特征在于: 該裝置穿戴在操作者拇指上； 拇指掌指節(jié)基座(5)和拇指近指節(jié)基座(4)的鉸接處安裝有測量關(guān)節(jié)動作的電位器(18)，用于檢測拇指掌指關(guān)節(jié)運動的角度和狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拇指掌指關(guān)節(jié)運動檢測裝置，其特征在于:所述拇指掌指節(jié)基座(5)固定在人手的拇指掌指節(jié)部位，采用“C”形包圍拇指掌指節(jié)，開口朝向拇指與手掌連接的一側(cè)，在該基座外側(cè)面位置設(shè)有一孔座(G)，所述拇指近指節(jié)基座(4)固定在人手的拇指近指節(jié)部位，半包圍拇指近指節(jié)，橫截面為“ C ”形，開口朝向拇指近指節(jié)的指面，在該基座位于拇指近指節(jié)外側(cè)面的位置設(shè)有個孔座(H)，孔座的位置對應(yīng)于拇指的掌指關(guān)節(jié)MP，電位器(18)由電位器蓋(22)及螺釘固定于拇指近指節(jié)基座(4)的孔座(H)內(nèi)，所述電位器(18)的軸與內(nèi)嵌軸承(23)的搖臂(28)底部通過螺釘固接，所述搖臂(28)與連桿(26)一端通過螺釘(24)鉸接，所述連桿(26)另一端與搖臂(27)通過螺釘(24)鉸接，所述搖臂(27)內(nèi)嵌軸承(23)與電位器(18)的軸通過螺釘固接，所述電位器(18)通過螺釘固定于拇指掌指節(jié)基座(5)的孔座(G)內(nèi)。
【專利摘要】拇指掌指關(guān)節(jié)運動檢測裝置，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。
【IPC分類】G06F3-033
【公開號】CN104571597
【申請?zhí)枴緾N201310491421
【發(fā)明人】蘇茂
【申請人】蘇茂
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日