[发明专利]直线轴承式掌指关节运动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测人手手指关节运动角度和状态的数据手套。

背景技术

由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个手指的多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需用到数据手套，数据手套是对机器人的机械手实施遥操作的最有效装置，它通过测量操作者手指各个指节的位置信息作为控制指令控制机械手的手指跟踪人手手指运动。此外，近年来虚拟仿真技术不断发展，其主要的交互设备就是数据手套，例如在一个由计算机虚拟的场景里，控制一双虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有游戏、3D动画制作都需要用到数据手套。数据手套的弯曲传感器是数据手套的核心部件，世界上只有少数几个国家能研制，所以数据手套的价格极为昂贵，单只手套售价高达六七万元人民币，而且现有的数据手套传感器寿命短，不易更换，严重影响了数据手套的普及、推广使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的数据手套价格昂贵、系统复杂、维护困难等缺点，提出了一种外置传感器检测关节运动的方法，极大降低数据手套的成本。本发明的难点在于依附在人手外部构架的设计，因为外置传感器的体积较大，再加上摇臂、连杆等联动机构，会干扰手指的运动，但本发明通过对外部构架的优化设计，在关节基座之间采用独特的连接方式，并对关节测量点巧妙布局，降低或消除了检测机构对操作者手指运动的阻碍和影响，令操作者在使用该装置时，手指关节的运动还能保持最大程度的灵活和轻巧。本发明是用于与计算机、机械手交互作用的装置，由电位器基座，左轴承盖，右轴承盖，直线轴承，长轴，电位器和球头扣组成，该装置安装在对应的人手掌指关节上方；直线轴承式掌指关节运动检测装置的铰接处安装有测量关节动作的电位器，用于检测掌指关节运动的角度和状态。本发明使用简单，穿戴方便，容易维护，并可极大降低数据手套的成本。

附图说明

图1是本发明的三视图及轴测图。

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，所述直线轴承式掌指关节运动检测装置包括电位器基座1，左轴承盖2，右轴承盖3，直线轴承4，长轴5，电位器6，球头扣7。所述第一电位器6的轴与电位器基座1底部通过螺钉固接，所述电位器基座1竖直面上的孔座与第二电位器6通过螺钉固接，所述第二电位器6的轴与左轴承盖2通过螺钉固接，所述直线轴承4被左轴承盖2和右轴承盖3通过螺钉固定，所述长轴5插入直线轴承4内，所述长轴5与直线轴承4之间为滑动连接，所述长轴5一端与球头扣7固接。动作实施过程：直线轴承式掌指关节运动检测装置安装于人手对应的掌指关节上方，第一电位器6固定于掌指关节上方，球头扣7与对应的手指近指节连接，人手掌指关节(MP)的运动可分解为两个方向上的分运动，一个是竖直方向上的屈伸运动，另一个是水平方向上的外展和内收运动，当操作者的掌指关节(MP)做屈伸运动时，则近指节带动长轴5在竖直方向上运动，从而带动与左轴承盖2固接的第二电位器6的轴转动，使孔座内的第二电位器6能测量出操作者掌指关节(MP)屈伸的角度和状态；当操作者掌指关节(MP)做外展和内收运动时，则近指节带动长轴5在水平方向上运动，在该动作方向上，长轴5与电位器基座1是刚性连接的，所以近指节直接带动第一电位器6的轴转动，使得第一电位器6能测量出操作者掌指关节(MP)外展和内收的角度和状态。

作为本发明的另一实例，也可以用其他传感器代替电位器，同样可以起到检测人手掌指关节运动的角度和状态，实现本发明的目的。

在不使本发明的原理受到损害的情况下，上述构成的细节和具体实施方式仅仅是当做例子和图示的东西，它可以不脱离本发明的范围而广泛改变，这些均属于本发明的保护之内。