直桿式拇指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、人類無法到達的環(huán)境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，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，由手掌基座，腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)，拇指掌指節(jié)基座，拇指近指節(jié)基座，拇指遠指節(jié)基座，電位器，球頭，球頭扣連桿，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，手掌基座、拇指掌指節(jié)基座、拇指近指節(jié)基座和拇指遠指節(jié)基座的鉸接處均安裝有測量關(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。
[0006]圖3是腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)的軸測圖。
[0007]圖4是腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖5是拇指運動檢測裝置的放大視圖。
[0009]圖6是拇指運動檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:如圖3和圖4所示，所述腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100包括電位器基座29，左軸承蓋30，右軸承蓋31，直線軸承32，長軸33，電位器18，球頭扣34。所述第一電位器18的軸與電位器基座29底部通過螺釘36固接，所述電位器基座29豎直面上的孔座與第二電位器18通過螺釘35固接，所述第二電位器18的軸與左軸承蓋30通過螺釘36固接，所述直線軸承32被左軸承蓋30和右軸承蓋31通過螺釘36固定,所述長軸33插入直線軸承32內(nèi)，所述長軸33與直線軸承32之間為滑動連接，所述長軸33 —端與球頭扣34固接。
[0011]【具體實施方式】二:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述直桿式拇指運動檢測裝置包括與手掌基座102順序絞接的姆指掌指節(jié)基座5、姆指近指節(jié)基座4和姆指遠指節(jié)基座3,每相鄰的兩個基座鉸接處均安裝有測量關(guān)節(jié)動作的電位器，檢測拇指各個指節(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)，在該基座位于拇指掌指節(jié)背面的位置設(shè)有一搖臂F，外側(cè)面位置設(shè)有一孔座G。所述拇指掌指節(jié)基座5的搖臂F與腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100通過球頭20和球頭扣34配合成的球形鉸鏈進行連接，所述腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100底部的第一電位器18固定于手掌基座102的孔座Z內(nèi)。動作實施過程:當(dāng)操作者的腕掌關(guān)節(jié)(CP)運動時，依附于拇指掌指節(jié)上的拇指掌指節(jié)基座5跟隨一起運動，并通過拇指掌指節(jié)基座5的搖臂F推拉球頭扣34，從而帶動腕掌關(guān)節(jié)檢測機構(gòu)100轉(zhuǎn)動，使孔座Z內(nèi)的電位器18能測量出操作者的腕掌關(guān)節(jié)(CP)運動的角度和狀態(tài)。
[0012]【具體實施方式】三:如圖1、圖2、圖5和圖6所示，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)有兩個孔座H和K，兩孔座的位置分別對應(yīng)于拇指的掌指關(guān)節(jié)(MP)和指間關(guān)節(jié)(DIP)。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36固接，所述電位器18由電位器蓋22及螺釘35、螺釘36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36固接，所述電位器18通過螺釘35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