随动支撑锁定关节装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及虚拟现实技术领域，特别是能够支持使用者随意运动且结构简单、成本低廉的随动支撑锁定关节装置。它包括小臂连杆和大臂连杆，小臂连杆和大臂连杆通过轴铰链连接，在该连接处配合有碟刹机构，在所述的大臂连杆上配合有PCB控制电路板；所述的小臂连杆表面上对称安装有两个微动开关，所述的微动开关与PCB控制电路板连接；所述的碟刹机构配合有联动盘，该联动盘的自由端与微动开关的位置对应。本实用新型专利技术的随动支撑锁定关节装置，在碟刹轴杆未锁定的状况下和连接的关节保持同步运动，在刹车轴杆锁定的情况下停止关节运动。小臂连杆上有两个微动开关，分别对应关节的两个运动方向，联动盘自由端的触动块与小臂连杆上的这两个微动开关保持关联状态。

Locking joint device with servo support

The utility model relates to the field of virtual reality technology, in particular to a follow-up supporting locking joint device, which can support the user to move freely and has the advantages of simple structure and low cost. It includes a small arm arm connecting rod and connecting rod, connecting rod and small arm arm connecting rod through the shaft hinge on the connection with the brake mechanism, the arm on the connecting rod with a PCB control circuit board; the lower arm rod surface are symmetrically installed on the two micro switch. The micro switch and the PCB control circuit board is connected with the brake mechanism; a linkage plate, position of the free end and the micro switch plate corresponding to the linkage. The utility model with dynamic support locking joint device, keep synchronous movement in the brake shaft is not locked in and connected joints, joint movement on the brake lever lock stop case. There are two micro switches on the small arm connecting rod, which correspond to the two motion directions of the joint respectively, and the contact blocks of the free end of the linkage plate are connected with the two micro switches on the connecting rod of the small arm.

【技术实现步骤摘要】
随动支撑锁定关节装置
本技术涉及虚拟现实
，特别是一种能够支持使用者随意运动且结构简单、成本低廉的随动支撑锁定关节装置。
技术介绍
目前虚拟现实产业刚刚兴起，在发展过程中，针对如何更好的让用户自由运动成为了困扰广大内容开发团队的一道难题。传统解决方案有两种，第一种是通过空间定位技术让使用者在真实空间运动，但是这种方式对使用空间有很多要求且占地面积较大。所以出现了第二种使用环形跑步机为基础，限制用户在一个固定位置并可以运动的方式，在这种方式中，环形跑步机主要使用悬挂系统控固定使用者腰部，或者是护栏围绕用户腰部，将用户限制在一个具体的位置，并提供一个光滑的底盘(脚盘)，使用者可以裸脚或者穿着带有滑柱或者滑轮的定制鞋，在光滑的底盘上移动。第二种方案的核心目的就是将用户控制在具体位置的同时，支持使用者作出基本的走、跑、跳、蹲、坐等姿态。但是用户在运动过程中，上半身始终处于对外展开的姿态，很快会进入疲倦状态，陷入“猩猩臂”效应。下半身在开放环境下在进出系统时，容易发生侧滑等危险。整体运动时，缺乏力反馈提醒，身体不能在虚拟现实世界中对外部环境进行基于躯体运动的交互。所以第一种方案对空间有过于苛刻和昂贵的要求，第二种方案则只能满足短时间内体验性的使用，在这种情况下虚拟现实产业很难进一步得到推广和普及，更妄谈成为下一代互联网的展示方式。本技术主要解决在虚拟现实中在固定位置的情况下可以支持使用者随意运动，并提供力反馈，让用户可以和虚拟现实中的虚拟物品进行交互这一问题。传统的机械外骨骼系统主要为了医疗、工业使用，所以核心设计方向为提供支架支撑的时候，帮助使用者在运动时获得额外的助力。所以大多数机械外骨骼系统都有额外的助力系统，这种助力系统一般使用微型电机来实现。电机在提供像某个方向的扭力时使用者停止运动，会将电机电压瞬时加大，在判断使用者是需要支撑还是加强助力后，可选择电机停止或加大扭力提供更强的助力。在需要的情况下，微型电机在提供助力的同时也提供了锁止。例如Maxon的EC90float无刷电机等。使用电机可以满足体外骨骼的需要，但是电机价格昂贵，完成整个框架系统会导致成品价格飙升。同时电机在电压升高过程中会发热，多个电机持续发热会造成一定安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够支持使用者随意运动且结构简单、成本低廉的随动支撑锁定关节装置。本技术解决其技术问题所采用技术方案是：随动支撑锁定关节装置，包括小臂连杆和大臂连杆，所述的小臂连杆和大臂连杆通过轴铰链连接，在该连接处配合有碟刹机构，所述的碟刹机构配合有相应的制动驱动装置，在所述的大臂连杆上配合有PCB控制电路板；在所述的小臂连杆上设置有永磁铁块，所述的PCB控制电路板上设置有微动开关控制模块和磁角度传感器，该磁角度传感器与永磁铁块磁性配合；所述的小臂连杆表面上对称安装有两个微动开关，所述的微动开关与PCB控制电路板连接；所述的碟刹机构配合有联动盘，该联动盘的自由端与微动开关的位置对应。进一步的，所述的联动盘的中部设置有与碟刹机构同轴的第一通孔，所述的联动盘的盘缘位置均匀设置有多个圆缺，所述的圆缺与碟刹机构连接。进一步的，所述的微动开关包括触动片，所述的联动盘的自由端上设置有与该触动片位置对应的触动块。进一步的，在所述的小臂连杆的连接端设置有与轴配合的第二通孔所述的小臂连杆上对称设置有靠近碟刹机构的一组限位槽，所述的联动盘的自由端上设置有与该限位槽间隙配合的限位块。进一步的，所述的大臂连杆的一端设置有与轴配合的第三通孔，另一端连接有竖直的安装板，在大臂连杆上开设有贯穿且止于安装板的通槽；所述的制动驱动装置包括杠杆固定座、杠杆以及电磁铁，在大臂连杆的上表面和下表面位于通槽的两侧均设置有杠杆固定座，大臂连杆同一表面上的两个杠杆固定座之间通过销轴连接有杠杆；在所述的安装板上安装有电磁铁，所述的杠杆一端与电磁铁配合，另一端与碟刹机构的刹车片传动。进一步的，所述的杠杆的中部设置有与销轴配合的第四通孔，一端设置有电磁铁受力拍，另一端设置有刹车片推杆；所述的电磁铁受力拍与电磁铁配合，所述的刹车片推杆与刹车片连接。进一步的，所述的限位槽中设置有与限位块配合的弹簧。进一步的，所述的大臂连杆上设置有刹车片固定柱，该固定柱与碟刹机构的刹车片上的安装孔对应，用于固定刹车片。进一步的，所述的大臂连杆上设置有PCB控制电路板连接孔。进一步的，所述的小臂连杆和大臂连杆均采用碳纤维材料制作而成。本技术的有益效果是：本技术的随动支撑锁定关节装置，通过大臂连杆、小臂连杆、碟刹机构以及PCB控制电路板等的配合，能够支持使用者随意运动，而且具有结构简单、成本低廉的特点。在本系统中，大臂连杆、小臂连杆、碟刹机构三个结构件连接在一起，大臂连杆和小臂连杆分别连接运动肢体活动部分，三个结构件在碟刹轴杆未锁定的状况下和连接的关节保持同步运动，在刹车轴杆锁定的情况下停止关节运动。小臂连杆上有两个微动开关，分别对应关节的两个运动方向，联动盘自由端的触动块与小臂连杆上的的这两个微动开关保持关联状态。在虚拟世界运动时，当肢体运动时，小臂连杆将首先挤压微动开关，PCB控制电路板只要获取微动开关的开关状态的改变，就可以获取到肢体运动的方向，同时集成在PCB控制电路板上的磁角度传感器通过与永磁铁块的磁感发生变化，可以获知运动的角度。我们可以在虚拟世界建立使用者运动的姿态。当在虚拟世界的使用者的运动姿态和虚拟世界的其他实体发生碰撞互动时，我们通过碟刹机构来模拟不同的碰撞效果。当使用者在虚拟世界碰撞其他虚拟实体，导致运动停止，集成在PCB控制电路板上的感知系统控制电磁铁10推动杠杆，用刹车盘抱死刹车片，来实现停止关节像某个方向的运动。如果使用者可以在虚拟世界缓慢的推动虚拟实体，那么碟刹机构可以使用半锁定的方式模拟在一定受力条件下的关节像某个方向的运动。如果使用者解除了虚拟实体并继续肢体运动，那么碟刹机构将再抱死后解锁，实现从锁定到开锁的过程。所以使用者的关节像某个方向运动受到限制后，相反方向运动，则微动开关开关状态发生变化，整个关节系统再一次开始整个运动状态的判断。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术的随动支撑锁定关节装置的一种方位示意图；图2是本技术的随动支撑锁定关节装置的另一种方位示意图；图3是本技术的随动支撑锁定关节装置的大臂连杆的结构示意图；图4是本技术的随动支撑锁定关节装置的联动盘的结构示意图；图5是本技术的随动支撑锁定关节装置的小臂连杆的结构示意图；图6是本技术的随动支撑锁定关节装置的杠杆的结构示意图；图中，1—小臂连杆；2—大臂连杆；3—PCB控制电路板；4—微动开关；5—触动块；6—限位槽；7—弹簧；8—安装板；9—杠杆；10—电磁铁；11—碟刹机构；12—刹车片安装座；13—轴；14—第三通孔；15—PCB控制电路板连接孔；16—杠杆固定座；17—刹车片固定柱；本文档来自技高网...

【技术保护点】
随动支撑锁定关节装置，其特征在于：包括小臂连杆(1)和大臂连杆(2)，所述的小臂连杆(1)和大臂连杆(2)通过轴(13)铰链连接，在该连接处配合有碟刹机构(11)，所述的碟刹机构(11)配合有相应的制动驱动装置，在所述的大臂连杆(2)上配合有PCB控制电路板(3)；在所述的小臂连杆(1)上设置有永磁铁块，所述的PCB控制电路板(3)上设置有微动开关控制模块和磁角度传感器，该磁角度传感器与永磁铁块磁性配合；所述的小臂连杆(1)表面上对称安装有两个微动开关(4)，所述的微动开关(4)与PCB控制电路板(3)连接；所述的碟刹机构(11)配合有联动盘，该联动盘的自由端与微动开关(4)的位置对应。

【技术特征摘要】
1.随动支撑锁定关节装置，其特征在于：包括小臂连杆(1)和大臂连杆(2)，所述的小臂连杆(1)和大臂连杆(2)通过轴(13)铰链连接，在该连接处配合有碟刹机构(11)，所述的碟刹机构(11)配合有相应的制动驱动装置，在所述的大臂连杆(2)上配合有PCB控制电路板(3)；在所述的小臂连杆(1)上设置有永磁铁块，所述的PCB控制电路板(3)上设置有微动开关控制模块和磁角度传感器，该磁角度传感器与永磁铁块磁性配合；所述的小臂连杆(1)表面上对称安装有两个微动开关(4)，所述的微动开关(4)与PCB控制电路板(3)连接；所述的碟刹机构(11)配合有联动盘，该联动盘的自由端与微动开关(4)的位置对应。2.根据权利要求1所述的随动支撑锁定关节装置，其特征在于：所述的联动盘的中部设置有与碟刹机构(11)同轴的第一通孔(24)，所述的联动盘的盘缘位置均匀设置有多个圆缺(18)，所述的圆缺(18)与碟刹机构(11)连接。3.根据权利要求2所述的随动支撑锁定关节装置，其特征在于：所述的微动开关(4)包括触动片，所述的联动盘的自由端上设置有与该触动片位置对应的触动块(5)。4.根据权利要求3所述的随动支撑锁定关节装置，其特征在于：在所述的小臂连杆(1)的连接端设置有与轴(13)配合的第二通孔(20)所述的小臂连杆(1)上对称设置有靠近碟刹机构(11)的一组限位槽(6)，所述的联动盘的自由端上设置有与该限位槽(6)间隙配合的限位块(19)。5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的随动支撑锁定关节装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓬阳，王乐，刘中阳，
申请(专利权)人：孙蓬阳，王乐，刘中阳，
类型：新型
国别省市：甘肃,62