[发明专利]旋转关节及旋转关节的防碰撞方法

说明书

本发明涉及一种旋转关节及旋转关节防碰撞方法，该方法包括：获取所述第二关节结构相对于所述第一关节结构的转动角度；当所述转动角度达到预定角度时，判断是否需要进入阻尼调节模式；进入所述阻尼调节模式后，驱动所述驱动单元产生与所述第二关节结构转动方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位结构和所述第二限位结构刚性碰撞，有效解决第一限位结构和第二限位结构因刚性碰撞而导致旋转关节损坏的问题，为整个外骨骼设备的动作捕捉精度提供保障。

技术领域

本发明涉及外骨骼设备技术领域，特别是涉及一种旋转关节及旋转关节的防碰撞方法。

背景技术

VR技术(VR为Virtual Reality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，常常会穿戴相应的机械外骨骼(比如手部机械外骨骼)来进行动作捕获。

这些机械外骨骼设有与人体关节对应的旋转关节结构，为了使用户穿戴舒适、操作灵活，这些组成旋转关节结构的各部分接触处光滑度较高，旋转关节结构灵活性强，很容易转动至极限位置产生刚性碰撞。而且，这种碰撞很多时候是人们无意间造成的，比如人们拿着机械外骨骼走动时，机械外骨骼悬空的部位就可能会在旋转关节结构处大幅度摆动，很容易造成旋转关节结构等部件损伤，影响机械外骨骼对用户动作捕捉的精度，导致机械外骨骼无法正常使用。

发明内容

基于此，有必要针对现有机械外骨骼上的旋转关节容易产生刚性碰撞而损坏的问题，提供一种旋转关节及旋转关节防碰撞方法。

一种旋转关节，包括：第一关节结构，设有第一限位结构；第二关节结构，与所述第一关节结构转动相接，且所述第二关节结构上设有与所述第一限位结构配合的第二限位结构，以限定所述第二关节结构相对于所述第一关节结构的最大转动角度；驱动单元，驱动单元与所述第二关节结构相接，用于驱动所述第二关节结构相对于所述第一关节结构转动；阻尼调节单元，可以在所述第二关节结构相对于所述第一关节结构旋转至预定位置时，控制所述驱动单元输出与所述第二关节结构旋转方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位结构和所述第二限位结构刚性碰撞。

进一步的，所述阻尼调节单元包括：角度传感器，用于检测所述第二关节结构相对于所述第一关节结构的转动角度，并在所述第二关节结构相对于所述第一关节结构旋转至预定位置时生成阻尼调节信号；阻尼调节模块，可根据所述阻尼调节信号驱动所述驱动单元输出所述第一扭力。

进一步的，所述第一限位结构包括第一限位部和第二限位部，所述第一关节结构相对于所述第二关节结构转动时，所述第二限位结构可在所述第一限位部和所述第二限位部之间转动；所述预定位置包括：第一预定位置和第二预定位置；所述第一预定位置与所述第二预定位置设置在所述第一限位部和所述第二限位部之间，且所述第一预定位置靠近所述第一限位部，所述第二预定位置靠近所述第二限位部；所述力反馈杆在由所述第一预定位置向所述第一限位部旋转时，或者由所述第二预定位置向所述第二限位部旋转时，所述驱动单元能够输出所述第一扭力。

进一步的，所述第一关节结构设有一腔体，所述驱动单元固定在所述腔体内；所述第二关节结构的第一端设于所述腔体内，所述第二关节结构的第二端设于所述腔体外；所述第一关节结构还设有一与所述腔体相通的开口，以便所述第二关节结构穿出所述腔体并相对于所述第一关节结构转动，其中，所述开口端部侧壁为所述第一限位结构；及/或，所述第一限位结构和/或所述第二限位结构上设有弹性单元，以避免所述第一限位结构和所述第二限位结构刚性接触；及/或所述旋转关节还包括变速机构，所述变速机构的输入端与所述驱动单元相接，所述变速机构的输出端与所述第二关节结构相接。

一种旋转关节的防碰撞方法，所述旋转关节如上任意一项所述，所述旋转关节的防碰撞方法包括：获取所述第二关节结构相对于所述第一关节结构的转动角度；当所述转动角度达到预定角度时，判断是否需要进入阻尼调节模式；进入所述阻尼调节模式后，驱动所述驱动单元产生与所述第二关节结构转动方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位结构和所述第二限位结构刚性碰撞。