可穿戴人体上肢位姿采集设备制造技术

本发明专利技术公开了一种可穿戴人体上肢位姿采集设备，包括：穿戴设备和采集设备，穿戴设备固定在人体手臂上；采集设备固装在穿戴设备上，用于采集上肢位姿的运动信息；通过将采集设备固装在穿戴设备上，减少人体运动时皮肤与关节之间相对滑动造成的误差，从而获取更高精度的位姿信息。整个结构穿戴后不影响人体手臂的正常运动，机械结构的各个关节处运动平滑、稳定，无卡顿感。

【技术实现步骤摘要】
可穿戴人体上肢位姿采集设备
本专利技术涉及机械设备
,具体涉及一种可穿戴人体上肢位姿采集设备。
技术介绍
目前人体姿态采集的主要方式为机械式、电磁式、声学式、光学式和惯性式。但除惯性式外的其余四种采集方式因其传感器限制，大多数都只能停留在实验室环境，无法在情况复杂的非实验室环境中对人体姿态进行的高精度采集。惯性式姿态采集系统目前使用了三个微惯性传感器，虽然可以在室外完成高精度的姿态采集，但是因其运动学参数使用的是标准值，不能针对不同使用者进行调整，导致位置测量精度不高。为了保证传感器的采集精度，目前常规的方法是直接将传感器与人体相固定，对于传感器、关节、骨骼分别建立对应的坐标系，在理想状态下，一般认为这三个坐标系相对位置保持不变，如图1所示。但实际上，当人体手臂进行运动式，皮肤、骨骼关节之间并不是紧耦合的关系，三者之间会出现一定的相对滑动，如果采用这一方法，传感器穿戴时的松紧程度、不同人穿戴的不同位置都将会这三个坐标系之间出现相对滑动，从而导致误差的出现。因此,本行业急需一种可穿戴式外骨骼，通过将传感器固连在外骨骼上，解决人体运动时皮肤与关节之间相对滑动，造成的误差的技术方案。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种可穿戴人体上肢位姿采集设备，包括：穿戴设备，固定在人体手臂上；和采集设备，固装在穿戴设备上，用于采集上肢位姿的运动信息。进一步的，所述穿戴设备包括大臂连接构件、肘部连接构件、小臂连接构件、腕部连接构件和手部连接构件；所述大臂连接构件和小臂连接构件之间通过肘部连接构件在肘部位置转动连接；所述腕部连接构件为万向节，两端分别与小臂连接构件和手部连接构件固接。进一步的，所述大臂连接构件包括大臂安装板和大臂连杆，所述大臂安装板位于大臂的中部位置，且开设有大臂安装槽，所述大臂连杆的一端与大臂安装板固接。进一步的，所述肘部连接构件包括第一连接件、第二连接件和固定结构；所述第一连接件固接在大臂连杆的另一端，中心位置开设有第一通孔，边缘位置对称开设有弧形的槽口；所述第二连接件与第一连接件转动连接，第二连接件中心位置开设有半弧形的第二通孔，边缘位置对称开设有第三通孔。进一步的，所述小臂连接构件包括小臂安装板、第一小臂连杆和第二小臂连杆；所述第一小臂连杆一端固接有第二连接件，另一端与小臂安装板固接；所述小臂安装板上分别开设有小臂安装板和导线槽；所述第二小臂连杆与第一小臂连杆同轴设置，一端固定在小臂安装板上，另一端与腕部连接构件固接。进一步的，所述腕部连接构件数量大于等于1。进一步的，所述手部连接构件包括手套、手部安装板和手部连杆；所述手部安装板上安装有手套；所述手部连杆一端固定在手部安装板上，另一端与腕部连接构件固接。进一步的，所述采集设备包括电位器和姿态传感器；所述姿态传感器分别安装在大臂安装板、小臂安装板和手部安装板上；所述电位器安装在肘部连接构件上。进一步的，所述电位器包括壳体和主轴，所述壳体和主轴转动连接，壳体端部与第一连接件的第一通孔螺纹连接，所述主轴插接在第二连接件的第二通孔中。有益效果：1.通过将采集设备固装在穿戴设备上，减少人体运动时皮肤与关节之间相对滑动造成的误差，从而获取更高精度的位姿信息。2.整个结构穿戴后不影响人体手臂的正常运动，机械结构的各个关节处运动平滑、稳定，无卡顿感。附图说明图1为现有技术骨骼关节坐标系和传感器坐标系关系的结构示意图；图2为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的大臂连接构件的结构示意图；图3为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的肘部连接构件的结构示意图；图4为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的小臂连接构件的结构示意图；图5为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的电位器的结构示意图；图6为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的腕部连接构件的结构示意图；图7为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的手套的结构示意图；图8为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的手部连接构件的结构示意图；图9为本专利技术可穿戴人体上肢位姿采集设备的结构示意图。图例：1.穿戴设备；11.大臂连接构件；111.大臂安装板；1111.大臂安装槽；112.大臂连杆；12.肘部连接构件；121.第一连接件；1211.第一通孔；1212.槽口；122.第二连接件；1221.第二通孔；1222.第三通孔；13.小臂连接构件；131.小臂安装板；1311.小臂安装板；1312.导线槽；132.第一小臂连杆；133.第二小臂连杆；14.腕部连接构件；15.手部连接构件；151.手套；152.手部安装板；153.手部连杆；2.采集设备；21.电位器；211.壳体；212.主轴；22.姿态传感器；3.采集结构；31.关节；32.骨骼；33.传感器；A.关节坐标系；B.传感器坐标系；C.骨骼坐标系。具体实施方式下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术公开了一种可穿戴人体上肢位姿采集设备，如图9所示，包括穿戴设备1和采集设备2。穿戴设备1固定在人体手臂上。采集设备2固装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，包括：/n穿戴设备(1)，固定在人体手臂上；和/n采集设备(2)，固装在穿戴设备(1)上，用于采集上肢位姿的运动信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，包括：
穿戴设备(1)，固定在人体手臂上；和
采集设备(2)，固装在穿戴设备(1)上，用于采集上肢位姿的运动信息。


2.根据权利要求1所述的可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，所述穿戴设备(1)包括大臂连接构件(11)、肘部连接构件(12)、小臂连接构件(13)、腕部连接构件(14)和手部连接构件(15)；
所述大臂连接构件(11)和小臂连接构件(13)之间通过肘部连接构件(12)在肘部位置转动连接；
所述腕部连接构件(14)为万向节，两端分别与小臂连接构件(13)和手部连接构件(15)固接。


3.根据权利要求2所述的可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，所述大臂连接构件(11)包括大臂安装板(111)和大臂连杆(112)，所述大臂安装板(111)位于大臂的中部位置，且开设有大臂安装槽(1111)，所述大臂连杆(112)的一端与大臂安装板(111)固接。


4.根据权利要求2所述的可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，所述肘部连接构件(12)包括第一连接件(121)和第二连接件(122)；
所述第一连接件(121)固接在大臂连杆(112)的另一端，中心位置开设有第一通孔(1211)，边缘位置对称开设有弧形的槽口(1212)；
所述第二连接件(122)与第一连接件(121)转动连接，第二连接件(122)中心位置开设有半弧形的第二通孔(1221)，边缘位置对称开设有第三通孔(1222)。


5.根据权利要求2所述的可穿戴人体上肢位姿采集设备，其特征在于，所述小臂连接构件(13)包括小臂安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟伟，宋泰年，何佳杰，郭文昕，刘刚，何兵，赵欣，秦庆强，刘洁瑜，赵鹏涛，张嘉良，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61