一种手臂运动捕捉装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件，所述手臂捕捉组件，包括大臂捕捉组件、小臂捕捉组件和手腕捕捉组件，大臂捕捉组件与小臂捕捉组件活动连接；小臂捕捉组件与手腕捕捉组件活动连接，大臂捕捉组件进行转动和摆动，小臂捕捉组件进行转动和摆动，手腕捕捉组件进行转动、摆动和摆动，且由于肘部固定单元和腕部固定单元都是铰接而成的，能够进行调节间距，以适应不同粗细的手臂，而且在腕部固定单元的桡骨固定板能根据手腕的转动产生一定的形变，实现手腕转动的检测，手腕滑动轴的设置是为了适应手腕摆动，弹簧能使手腕滑动轴复位，手腕单元带动关节体Ⅱ摆动，实现检测手腕摆动信息的功能。

An arm motion capture device

【技术实现步骤摘要】
一种手臂运动捕捉装置
本技术属于手臂运动检测
，特别涉及一种手臂运动捕捉装置。
技术介绍
目前，对于人体直接控制外部设备的研究，多数集中在采用所谓“意念”控制。即通过在脑部植入芯片，利用芯片采集大脑发出的信号，通过一系列信号处理，来直接控制外部设备的运动。截至目前，此种技术尚不成熟，系统复杂且成本高昂，控制效果不佳，距离实用化，还有很远的距离。而根据运动捕捉的工作原理大致可以分为两类场地辅助型和独立佩戴性。声学式运动捕捉，电磁式运动捕捉，光学式运动捕捉属于场地辅助型；机械式运动捕捉，惯性导航式动作捕捉属于独立佩戴型。场地辅助型都需要在高精度固定的物理场或者几何空间基点作为运动捕捉的参考点进行测量，并用高速计算机进行计算和自由度分析，故而设备比较大，成本比较高，只能用在高附加值的项目上，不能作为普通劳动者使用，特别是高危，环境恶劣，使用者学历较低的情况；现有的两种能够现场独立佩戴运动捕捉方案存在着不小的缺陷。惯性导航式动作捕，由于人体的尺度和负重，以及要采集自由度的数量很大，所以不能采用有一定体积和重量高精度的陀螺仪（况且高精度陀螺仪的特别昂贵），时间积累误差会造成采集精度不够，短时间尚可，长期生产劳动是不可胜任的。早期的一种机械式运动捕捉装置是用带角度传感器的关节和连杆构成一个"“可调姿态的数字模型”角度传感器测量并记录关节的转动角度，依据这些角度和模型的机械尺寸，可计算出模型的姿态，成本低，精度也较高，可以做到实时测量但其缺点也非常明显，主要是使用起来非常不方便，机械结构对操作者的动作阻碍和限制很大，机构较难用于连续动作的实时捕捉，需要操使用者不断根据动作要求调整捕捉机构的姿势，很麻烦，主要用于静态造型捕捉和简单的重复动作。
技术实现思路
针对
技术介绍
中描述的不足，本技术提供一种手臂运动捕捉装置。本技术认真研究了人体骨骼和骨骼运动规律，用仿生学原理，解决了机械结构对操作者的动作阻碍和限制很大，机构较难用于连续动作的实时捕捉，同时兼顾了低成本，操作简易，设备的对人体尺寸的很大兼容性。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件，所述手臂捕捉组件，包括大臂捕捉组件、小臂捕捉组件和手腕捕捉组件，大臂捕捉组件与小臂捕捉组件活动连接；小臂捕捉组件与手腕捕捉组件活动连接，大臂捕捉组件进行转动和摆动，小臂捕捉组件进行转动和摆动，手腕捕捉组件进行转动、摆动和摆动。手臂捕捉组件可以是单独一个，也可以对称设置的两组。具体地，所述大臂捕捉组件，包括肩部固定块、关节体、大臂伸缩单元、角度传感器；肩部固定块与人体肩部连接，大臂伸缩单元通过关节体与肩部固定块活动连接，大臂伸缩单元绕关节体进行转动和摆动；在关节体上安有角度传感器，角度传感器检测大臂伸缩单元的摆动和转动信息。作为一种优选方案，所述大臂伸缩单元，还可以包括轨道臂、伸缩臂、导向杆、拉簧；导向杆的一端固定在伸缩臂上，导向杆的另一端插入轨道臂的导向孔内并在导向孔内滑动；拉簧的一端固定在轨道臂的拉簧孔内、另一端伸出轨道臂固定在伸缩臂上，将轨道臂和伸缩臂弹性连接在一起并使伸缩臂往复运动；伸缩臂与小臂捕捉组件铰接。作为另一种优选方案，所述大臂伸缩单元，还可以包括滑轨臂和伸缩杆臂，滑轨臂内设有轨道孔，伸缩杆臂设在轨道孔内并在轨道孔内滑动，且伸缩杆臂与小臂捕捉组件铰接。同样，作为另一种优选方案，所述大臂伸缩单元，还可以包括固定臂、滑轨、移动臂；固定臂上设有滑轨，移动臂下部设有滑块，滑块安在滑轨上并在滑轨上滑动，移动臂与小臂捕捉组件铰接。本技术中，所述小臂捕捉组件，包括关节体、肘部固定单元、小臂单元、腕部固定单元、角度传感器；肘部固定单元穿戴在人体肘部，并与关节体连接；小臂单元连接在肘部固定单元和腕部固定单元之间；在肘部固定单元的作用下小臂捕捉组件绕关节体进行转动和摆动；且在关节体上安有角度传感器，角度传感器检测肘关节的摆动和转动信息；在腕部固定单元也安有角度传感器，检测手腕的转动信息。而所述关节体，可以是包括L型板、水平传感器轴和竖直传感器轴，水平传感器轴的一端穿出L型板与肩部固定板或大臂伸缩单元连接，另一端插入角度传感器的D型孔内；竖直传感器轴的一端插入角度传感器的D型孔内，另一端竖直穿过L型板与大臂伸缩单元或肘部固定单元连接，且水平传感器轴和竖直传感器轴空间交错垂直，使大臂伸缩单元或肘部固定单元绕水平传感器轴转动，绕竖直传感器轴摆动。所述关节体，也可以是包括U型槽板、水平传感器轴和竖直传感器轴；水平传感器轴的一端穿出U型槽板底部露出与肩部固定板或大臂伸缩单元连接，另一端插入角度传感器的D型孔内；竖直传感器轴的一端插入角度传感器的D型孔内，另一端竖直插入U型槽板，将大臂伸缩单元或肘部固定单元铰接在U型槽板的两侧壁之间，且水平传感器轴和竖直传感器轴空间交错垂直，使大臂伸缩单元或肘部固定单元绕水平传感器轴转动，绕竖直传感器轴摆动。所述关节体，还可以是包括转动块、水平传感器轴和竖直传感器轴；竖直传感器轴的一端插入角度传感器的D型孔内、另一端穿过转动块与大臂伸缩单元或肘部固定单元连接，水平传感器轴的一端插入角度传感器的D型孔内、另一端穿过转动块的转动孔后与肩部固定块或大臂伸缩单元连接；且水平传感器轴和竖直传感器轴空间交错垂直，使大臂伸缩单元或肘部固定单元绕水平传感器轴转动、绕竖直传感器轴摆动。在本技术中，只要是能实现转动和摆动两个方向上的移动，都可以作为关节体的结构。所述肘部固定单元，包括肘部安装板、至少两个桡骨安装板Ⅰ、连接件Ⅰ、弹性件Ⅰ；连接件Ⅰ上设有若干调节安装孔；在肘部安装板上端面固定有L型板Ⅱ，肘部安装板卡设在人体小臂上，桡骨安装板Ⅰ对称设置在肘部安装板两侧；且桡骨安装板Ⅰ与肘部安装板之间、相邻桡骨安装板Ⅰ之间分别通过一个连接件Ⅰ铰接，弹性件Ⅰ将分离的桡骨安装板连接在一起并将肘部固定单元限定在小臂上；在肘部安装板和各桡骨安装板Ⅰ上均设有一个小臂单元。所述小臂单元，包括小臂轨道管、小臂伸缩杆、万向节、手拧丝、腕端连接轴、肘端连接轴；小臂轨道管的一端与一个万向节的一端固定连接，万向节的另一端与肘端连接轴固定连接，肘端连接轴固定在肘部安装板或桡骨安装板Ⅰ上；小臂伸缩杆的一端伸入小臂轨道管内，手拧丝垂直插入小臂轨道管内将小臂伸缩杆定位；小臂伸缩杆的另一端与另一万向节的一端固定连接，另一万向节的另一端与腕端连接轴固定连接，腕端连接轴铰接在腕部固定单元上。所述腕部固定单元，包括腕部安装板、至少两个桡骨安装板Ⅱ、连接件Ⅱ、弹性件Ⅱ；连接件Ⅱ上设有若干调节安装孔，腕部安装板卡设在人体小臂靠近腕部处，桡骨安装板Ⅱ对称设置在腕部安装板两侧；且桡骨安装板Ⅱ与腕部安装板之间、相邻桡骨安装板Ⅱ之间分别通过一个连接件Ⅱ铰接，弹性件Ⅱ将分离的桡骨安装板Ⅱ连接在一起并将腕部固定单元限定在小臂靠近腕部处；腕部安装板、桡骨安装板Ⅱ分别与一个腕端连接轴铰接；且腕部安装板与手腕捕捉组件铰接；在一个桡骨安装板Ⅱ上安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件（2），其特征在于：所述手臂捕捉组件（2），包括大臂捕捉组件（20）、小臂捕捉组件（21）和手腕捕捉组件（22），大臂捕捉组件（20）与小臂捕捉组件（21）活动连接；小臂捕捉组件（21）与手腕捕捉组件（22）活动连接，大臂捕捉组件（20）进行转动和摆动，小臂捕捉组件（21）进行转动和摆动，手腕捕捉组件（22）进行转动、摆动和摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件（2），其特征在于：所述手臂捕捉组件（2），包括大臂捕捉组件（20）、小臂捕捉组件（21）和手腕捕捉组件（22），大臂捕捉组件（20）与小臂捕捉组件（21）活动连接；小臂捕捉组件（21）与手腕捕捉组件（22）活动连接，大臂捕捉组件（20）进行转动和摆动，小臂捕捉组件（21）进行转动和摆动，手腕捕捉组件（22）进行转动、摆动和摆动。


2.根据权利要求1所述的手臂运动捕捉装置，其特征在于：所述大臂捕捉组件（20），包括肩部固定块（200）、关节体（201）、大臂伸缩单元（202）、角度传感器；肩部固定块（200）与人体肩部连接，大臂伸缩单元（202）通过关节体（201）与肩部固定块（200）活动连接，大臂伸缩单元（202）绕关节体（201）进行转动和摆动；在关节体（201）上安有角度传感器，角度传感器检测大臂伸缩单元（202）的摆动和转动信息；
所述大臂伸缩单元（202），包括轨道臂（2020）、伸缩臂（2021）、导向杆（2022）、拉簧（2023）；导向杆（2022）的一端固定在伸缩臂（2021）上，导向杆（2022）的另一端插入轨道臂（2020）的导向孔内并在导向孔内滑动；拉簧（2023）的一端固定在轨道臂（2020）的拉簧孔内、另一端伸出轨道臂（2020）固定在伸缩臂（2021）上，将轨道臂（2020）和伸缩臂（2021）弹性连接在一起并使伸缩臂（2021）往复运动；伸缩臂（2021）与小臂捕捉组件（21）铰接。


3.根据权利要求2所述的手臂运动捕捉装置，其特征在于：所述大臂伸缩单元（202），包括滑轨臂（2024）和伸缩杆臂（2025），滑轨臂（2024）内设有轨道孔，伸缩杆臂（2025）设在轨道孔内并在轨道孔内滑动，且伸缩杆臂（2025）与小臂捕捉组件（21）铰接。


4.根据权利要求2所述的手臂运动捕捉装置，其特征在于：所述大臂伸缩单元（202），包括固定臂（2026）、滑轨（2027）、移动臂（2028）；固定臂（2026）上设有滑轨（2027），移动臂（2028）下部设有滑块，滑块安在滑轨（207）上并在滑轨（207）上滑动，移动臂（2028）与小臂捕捉组件（21）铰接。


5.根据权利要求2或3或4所述的手臂运动捕捉装置，其特征在于：所述小臂捕捉组件（21），包括关节体（201）、肘部固定单元（211）、小臂单元（212）、腕部固定单元（213）、角度传感器；肘部固定单元（211）穿戴在人体肘部，并与关节体（201）连接；小臂单元（212）连接在肘部固定单元（211）和腕部固定单元（213）之间；在肘部固定单元（211）的作用下小臂捕捉组件（21）绕关节体（201）进行转动和摆动；且在关节体（201）上安有角度传感器，角度传感器检测肘关节的摆动和转动信息；在腕部固定单元（213）也安有角度传感器，检测手腕的转动信息。


6.根据权利要求5所述的手臂运动捕捉装置，其特征在于：所述关节体（201），包括L型板（2010）、水平传感器轴（2014）和竖直传感器轴（2015），水平传感器轴（2014）的一端穿出L型板（2010）与肩部固定板（200）或大臂伸缩单元（202）连接，另一端插入角度传感器的D型孔内；竖直传感器轴（2015）的一端插入角度传感器的D型孔内，另一端竖直穿过L型板（2010）与大臂伸缩单元（202）或肘部固定单元（211）连接，且水平传感器轴（2014）和竖直传感器轴（2015）空间交错垂直，使大臂伸缩单元（202）或肘部固定单元（211）绕水平传感器轴（2014）转动，绕竖直传感器轴（2015）摆动；
或所述关节体（201），包括U型槽板（2013）、水平传感器轴（2014）和竖直传感器轴（2015）；水平传感器轴（2014）的一端穿出U型槽板（2013）底部露出与肩部固定板（200）或大臂伸缩单元（202）连接，另一端插入角度传感器的D型孔内；竖直传感器轴（2015）的一端插入角度传感器的D型孔内，另一端竖直插入U型槽板（2013），将大臂伸缩单元（202）或肘部固定单元（211）铰接在U型槽板（2013）的两侧壁之间，且水平传感器轴（2014）和竖直传感器轴（2015）空间交错垂直，使大臂伸缩单元（202）或肘部固定单元（211）绕水平传感器轴（2014）转动，绕竖...

【专利技术属性】
技术研发人员：余勇，
申请(专利权)人：郑州迪飞机电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41