旋转关节装置及外骨骼设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种旋转关节装置及外骨骼设备，该旋转关节装置包括：第一骨骼结构；第二骨骼结构，与所述第一骨骼结构转动连接；磁性单元，设置在所述第一骨骼结构上，并与所述第一骨骼结构同步运动；编码单元，设置在所述第二骨骼结构上，并与所述第二骨骼结构同步运动；其中，所述编码单元与所述磁性单元间隔设置，并能够在所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动时，根据所述磁性单元产生的磁场的变化来检测所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动的角度。由于编码单元和磁性单元间隔设置，所以二者之间不会出现因摩擦而损坏的问题，为对旋转关节装置旋转角度检测的精准度提供了保证。

【技术实现步骤摘要】
旋转关节装置及外骨骼设备
本技术涉及机械外骨骼
，特别是涉及一种旋转关节装置及外骨骼设备。
技术介绍
VR技术(VR为VirtualReality的缩写，中文名称为虚拟现实技术)的出现改变了人类与计算机的交互方式，在虚拟现实的场景中，为了增强用户对虚拟世界的感知，常常会应用到外骨骼设备来对用户的动作进行捕捉。其中，外骨骼设备通常设有与人体匹配的旋转关节装置，以便使用户在穿戴外骨骼设备后动作更流畅。为了完成对用户动作的捕捉，通常需要在旋转关节装置处设置相接的角度传感器来检测旋转关节装置的旋转角度。目前的角度传感器大多是采用电位器式的接触设计，使用过程中容易磨损，不仅影响动作捕捉的精度，还会降低外骨骼设备的使用寿命。
技术实现思路
本技术提供一种旋转关节装置及外骨骼设备，旨在提高对用户动作的捕捉精度，并提高外骨骼设备的使用寿命。一种旋转关节装置，包括：第一骨骼结构；第二骨骼结构，与所述第一骨骼结构转动连接；磁性单元，设置在所述第一骨骼结构上，并与所述第一骨骼结构同步运动；编码单元，设置在所述第二骨骼结构上，并与所述第二骨骼结构同步运动；其中，所述编码单元与所述磁性单元间隔设置，并能够在所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动时，根据所述磁性单元产生的磁场的变化来检测所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动的角度。进一步的，所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构的其中一者设置转动轴，另一者设有安装孔；所述转动轴安装在所述安装孔内，并能够在所述安装孔内转动，以实现所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构之间的相对转动。进一步的，所述磁性单元和所述编码单元的其中一者设置在所述转动轴上，另一者设置在所述安装孔内。进一步的，所述转动轴伸入所述安装孔的一端的端面设有容纳孔，所述磁性单元设置在所述容纳孔内，所述编码单元设置在所述安装孔的底面。进一步的，所述旋转关节装置还包括轴承，所述轴承套设在所述转动轴用于置入所述安装孔的一端；所述安装孔内设有支撑结构，用于支撑所述轴承，以便使所述磁性单元与所述编码单元隔开。进一步的，安装孔为贯穿所述第二骨骼结构的通孔；所述旋转关节装置还包括电路板，设置在所述第二骨骼结构远离所述第一骨骼结构的一侧，并与所述安装孔相对，所述编码单元设置在所述电路板上，并位于所述安装孔内。进一步的，所述旋转关节装置还包括隔磁结构，设置在所述安装孔内壁，所述隔磁结构能够屏蔽所述安装孔外部的磁场，以免外部磁场对所述编码单元产生干扰。进一步的，所述安装孔内壁设弧形槽，所述弧形槽的与所述安装孔同轴；所述转动轴侧壁设有凸起，所述转动轴与所述安装孔配合时，所述凸起位于所述弧形槽内，以限制所述第一骨骼结构在所述转动轴的轴向上相对所述第二骨骼结构运动。进一步的，所述磁性单元与所述编码单元之间的间距为0.1mm至5mm。一种外骨骼设备，包括如上任意一项所述的旋转关节装置。本技术提供的旋转关节装置通过编码单元和磁性单元的配合来检查旋转关节装置的两个骨骼结构相对的旋转角度，由于编码单元和磁性单元间隔设置，所以二者之间不会出现因摩擦而损坏的问题，为对旋转关节装置旋转角度检测的精准度提供了保证。附图说明图1为本技术提供的手部外骨骼设备的结构示意图；图2为本技术提供的力反馈元件的装配示意图；图3为本技术提供的力反馈杆的结构示意图；图4为本技术提供的安装孔处的放大视图；图5为本技术提供的力反馈杆的侧视图；图6为本技术提供的手指机构与手掌机构配合处的爆炸视图；图7为本技术提供的手套结构与手指连杆配合处的剖面视图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于、安装于，或者设于”另一个元件等类似语言时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接或相接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，为本实施例提供的一种用于人手穿戴的手部外骨骼设备，该手部外骨骼设备包括用于与人手手掌绑定在一起的手掌机构10、用于与人手指绑定在一起的手指机构20，为了使手部外骨骼设备更灵活，手指机构20与手掌机构10之间转动连接，即此时手指机构20与手掌机构10之间组成一个旋转关节装置。当然，为了使手部外骨骼设备更加灵活，手部外骨骼设备的其他具有转动连接的部位也可以组成相应的旋转关节装置设置，比如，如图1所示，手指机构20包括与人手指一起运动的手指连杆201，以及用于与将人手指固定在手指连杆201上的指套结构202，指套结构202与手指连杆201转动连接，此时指套结构202与手指连杆201之间也组成一个旋转关节装置。再比如，如图1所示，手部外骨骼设备还具有与手指连杆201连接，用于为人手指提供力反馈以便用户获取触觉体验的力反馈元件30。其中，在本实施例中，力反馈元件30设置的手指机构20与手掌机构10之间。该力反馈元件30具有壳体1以及可转动地设置在壳体1内的力反馈杆2，其中壳体1与手掌机构10转动连接，力反馈杆2与手指连杆201固定连接。如图2所述，在本实施例中，壳体1包括上壳11、下壳12以及位于上壳11和下壳12之间的中壳13，三者围绕形成一个可用于放置相应元器件的腔体。力反馈杆2的一端伸入该腔体内，并于中壳13转动连接，即此时中壳13与力反馈杆2之间也组成了一个旋转关节装置。为了捕捉用户的手部动作信息，通常是通过获取手部外骨骼设备的各旋转关节装置处的转动角度的方式来获取用户的手部动作信息。为了避免出现现有角度传感器易磨损而降低对用户手部动作信息不准确的问题，本实施例提到的手部外骨骼设备中对其各处的旋转关节装置做了改进。以下以中壳13与力反馈杆2所组成的旋转关节装置为例对本技术的旋转关节装置的设置进行描述。如图2所示，在本实施例中，该旋转关节装置除了具有力反馈杆2(可以看作为旋转关节装置的第一骨骼结构)与中壳13(可以看作为第二骨骼结构)之外还包括磁性单元3以及编码单元4。其中，磁性单元3固定在力反馈杆2上，以便与力反馈杆2同步运动；编码单元4固定在中壳13上，以便与中壳13同步运动。这样力反馈杆2与中壳13相对转动时，磁性单元3与编码单元4之间也会相对转动，编码单元4能够根据磁性单元3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转关节装置，其特征在于，包括：/n第一骨骼结构；/n第二骨骼结构，与所述第一骨骼结构转动连接；/n磁性单元，设置在所述第一骨骼结构上，并与所述第一骨骼结构同步运动；/n编码单元，设置在所述第二骨骼结构上，并与所述第二骨骼结构同步运动；/n其中，所述编码单元与所述磁性单元间隔设置，并能够在所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动时，根据所述磁性单元产生的磁场的变化来检测所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动的角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转关节装置，其特征在于，包括：
第一骨骼结构；
第二骨骼结构，与所述第一骨骼结构转动连接；
磁性单元，设置在所述第一骨骼结构上，并与所述第一骨骼结构同步运动；
编码单元，设置在所述第二骨骼结构上，并与所述第二骨骼结构同步运动；
其中，所述编码单元与所述磁性单元间隔设置，并能够在所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动时，根据所述磁性单元产生的磁场的变化来检测所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构相对转动的角度。


2.根据权利要求1所述的旋转关节装置，其特征在于，所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构的其中一者设置转动轴，另一者设有安装孔；
所述转动轴安装在所述安装孔内，并能够在所述安装孔内转动，以实现所述第一骨骼结构和所述第二骨骼结构之间的相对转动。


3.根据权利要求2所述的旋转关节装置，其特征在于，所述磁性单元和所述编码单元的其中一者设置在所述转动轴上，另一者设置在所述安装孔内。


4.根据权利要求3所述的旋转关节装置，其特征在于，所述转动轴伸入所述安装孔的一端的端面设有容纳孔，所述磁性单元设置在所述容纳孔内，所述编码单元设置在所述安装孔的底面。


5.根据权利要求4所述的旋转关节装置，其特征在于，所述旋转关...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷逍驰，刘恒清，陈帅帅，唐聚学，
申请(专利权)人：深圳岱仕科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44