外骨架式手臂关节信息检测装置涉及机器人控制的人机交互装置。本发明专利技术的目的是针对现有人机交互接口不能及时、高效、准确的表达人对机器人的控制意识；不能满足人对机器人各关节灵活性的控制要求。提出了一种检测人手臂关节信息的检测装置。技术关键在于依附于人手臂上的外骨架的设计，各个关节之间采用巧妙的联接，能够准确、可靠的实时采集手臂角度信息，且能适应不同手臂的大小，以致可以用于机器人控制领域。使人的大脑充分发挥作用，由人去实现机器人在空间未知环境或任务中难以做到的规划和决策。既发挥了机器人应对恶劣环境的能力，又发挥了人的智能，实现人与机器人之间的有机交互。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种实现遥控操作机器人的人机交互装置，特别是涉及一种检测人手臂关节信息的检测装置。
技术介绍
随着现代化工业生产的发展和进步，工业机器人早已经被广泛地用来代替工人完成一些简单和重复性的劳动。然而，由于人们越来越关注机器人在复杂、危险、恶劣环境中的应用，而现有工业机器人又不能很好的应对多变的环境，因而如何使机器人能够灵活、智能的为人类服务，已成为现在机器人研究领域的焦点问题。机器人有两个发展方向:一、全自主方式工作的机器人，二、遥控操作的机器人。全自主方式工作的机器人一直是科研工作者所追求的目标。然而上世纪八十年代以来对智能机器人的研究表明全自主式智能机器人的应用在今后可以预见的时间内是难以实现的，这是因为几项支撑技术——控制、传感和人工智能等目前还不能满足发展全自主式智能机器人的需要。但是，随着原子能技术、空间技术和海洋技术的迅速发展，迫切需要大量能在危险环境下工作的机器人，因而工作在交互方式下遥控操作的机器人是一种现实可行的选择。工作在交互方式下的遥控操作的作机器人是完成远程作业任务的有力手段，所谓交互技术包括人与机器人的交互以及机器人与环境的交互。前者的意义在于由人去完成机器人在空间未知环境或任务中难以做到的规划和决策，后者的意义在于由机器人去完成人所不宜到达或不能到达的空间环境中的作业任务。例如，在原子能利用、空间探测、海洋开发、排险、医疗、军事等领域的应用。手臂是人与外界进行接触及意识表达的主要媒介之一。人与机器人进行交互的传统接口设备无非就是按钮、手柄等，只能是间断性的操作按钮进行简单运动控制的设备，但随着遥控操作机器人执行的任务越来越复杂，对机械手的灵活性提出了更高的要求，控制机械手多个关节协调运动，成为技术关键。现有的交互装置又不能满足机器人对其灵活性的要求。所以手臂的灵巧性被牺牲了，不能让人脑更好的解放出来，阻碍了人对系统控制意识表达的全面性与灵活性，导致机器人难以在恶劣和危险的环境下迅速完成复杂的作业任务。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有人机交互接口不能及时高效的表达人对机器人的控制意识；不能满足人对机器人各关节灵活性的要求。提出了一种外骨架式手臂关节信息检测>J-U ρ?α装直。本专利技术涉及一种外骨架式手臂关节信息检测装置。该装置主要采用了外骨架的结构形式，能适应不同手臂大小的设计理念。在本设计中，信号的检测、采集、传递、处理等环节，都考虑到精度、可靠性及实时性等。为完成对手臂关节之间角度的测量，设计的该手臂关节信息检测装置的各个关节和人手臂关节运动关系相对应的外骨架，通过角度传感器，获取手臂的运动信息。将采集到的角度信息交给单片机、PLC、计算机等信息处理设备进行处理。本专利技术的具体技术方案:该专利技术的核心内容是一套能适应不同手臂大小的外骨架式手臂关节信息检测装置的设计。该装置是一个具有7个旋转关节的机械手臂，每个关节都有一个霍尔角度传感器与之对应。佩戴在人的肩部、手臂上，可跟随人的手臂自由运动。外骨架的肩部关节可检测人手臂的前后摆动、左右方向的抬放臂及绕上臂中轴的旋转动作；外骨架肘关节检测前臂相对于上臂的弯曲运动及前臂绕其中轴的旋转运动；外骨架腕关节检测手以手背面为参考面相对于手臂的弯曲运动及左右摆动。为了适应不同人的手臂，分别在上臂、前臂设计了长度手动调节装置及长度自动适应装置。【附图说明】下面结合附图及实施例对本专利技术进一步说明。图1外骨架式手臂关节信息检测装置等轴测图。图2上臂结构示意图。图3腕关节不意图。图4射关节不意图。图5肩关节不意图。【具体实施方式】本专利技术主要结构及零件: 1.肩关节2.上臂 3.肘关节 4.前臂 5.腕关节11.弹簧腔导向套12.螺钉13.传感器座14.齿轮护罩15.传感器16.轴17.齿轮18腕部远端齿轮箱19.万向连接头 20.腕部近端齿轮箱31.齿轮轴32.弹簧腔33.滑块34.弹簧腔滑槽35.复位弹簧36.弹簧定位块 41.肘关节连接头42.肩肘关节齿轮箱43.肩肘关节联接块44.齿轮轴导向块 51.手臂基座齿轮箱52.肩部基座 如图1所示，所述的外骨架式手臂关节信息检测装置包括肩关节1、上臂2、肘关节3、前臂4、腕关节5。如图2所示，所述的外骨架式手臂关节信息检测装置为了适应不同人的手臂，分别在上臂2、前臂4中设计了长度手动调节装置及长度自动适应装置。由于上臂2、前臂4的结构及工作原理相同，下面以上臂2来说明上臂2及前臂4的工作原理。上臂2由齿轮轴31、螺钉12、弹簧腔32、滑块33、弹簧腔导向套11、弹簧35及弹簧定位块36组成。手臂长度手动调节原理是:松掉螺钉12，使弹簧腔32相对齿轮轴31可以自由滑动，手动调节手臂至合适的长度，将紧固螺钉12拧紧，使弹簧腔32相对齿轮轴31不可相对滑动。长度自动适应装置工作原理是:手臂在运动的过程中，如果需要进行长度补偿，则弹簧腔导向套11带动滑块33沿弹簧腔滑槽34运动，在不需要长度补偿的情况下，复位弹簧35提供回复力，自动调节手臂的长度。如图3所示，腕关节5的运动分解为以手背为基准面左右方向的摆动及垂直于该基准面方向的弯曲运动。腕关节5检测机构由弹簧腔导向套11、螺钉12、传感器座13、齿轮护罩14、传感器15、轴16、齿轮17、腕部远端齿轮箱18、万向连接头19及腕部近端齿轮箱20组成。腕关节5在垂直于手背面的基准面内运动动作检测原理是:腕部远端齿轮箱18远端通过柔性材料和手部相连，使得外骨架腕关节5可以跟随人手腕在垂直于手背面的基准面内运动。传感器15安装在传感器座13上，然后用螺钉12将其安装在腕部远端齿轮箱18上。同时，将传感器15轴上的齿轮17安装于腕部远端齿轮箱18的内部型腔中，并保证传感器15的轴和其上齿轮17之间不会产生相对滑动。将轴16上的齿轮置于腕部远端齿轮箱18的内部型腔中，卡上齿轮护罩14，通过轴16将腕部远端齿轮箱18和万向连接头19联接。并保证轴16和万向连接头19、轴16和其上的齿轮17不会产生相对滑动。当手腕在垂直于手背面的基准面内运动时，腕部远端齿轮箱18及其上的零件绕万向连接头19上的轴16运动，引起轴16上的齿轮17和传感器15轴上的齿轮17之间相对转动，带动传感器15的轴旋转。进而获得角度信息。腕关节5以手背为基准面左右方向的摆动检测原理是:传感器15安装在传感器座13上，然后用螺钉12将其安装在腕部近端齿轮箱20上。同时，将传感器15轴上的齿轮17安装于腕部近端齿轮箱20的内部型腔中，并保证传感器15的轴和其上齿轮17之间不会产生相对滑动。将轴16上的齿轮置于腕部近端齿轮箱20的内部型腔中，卡上齿轮护罩14，通过轴16将腕部近端齿轮箱20和万向连接头19联接。并保证轴16和当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外骨架式手臂关节信息检测装置，其特征在于：所述外骨架手臂是具有7个关节的串联机构，用角度传感器检测关节角度，外骨架手臂长度可以调节。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵德朝，
申请(专利权)人：赵德朝，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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