[發(fā)明專利]一種機械式手腕運動捕捉裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365327.4
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103433937A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊巍;林鵬哲;林釗鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運動捕捉裝置，尤其涉及一種機械式手腕運動捕捉裝置。

背景技術(shù)

運動捕捉技術(shù)可以獲取真實環(huán)境中物體的運動狀態(tài)，在虛擬現(xiàn)實、運動分析、游戲和軍事訓(xùn)練等方面均有相應(yīng)的應(yīng)用。機械式運動捕捉裝置通常由多個關(guān)節(jié)和剛性連桿組成，在可轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)中裝有角度傳感器，可以測得關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度的變化情況。機械式捕捉裝置相對光學(xué)捕捉和電磁捕捉，具有成本低的特點，且精度高，定標(biāo)簡單。人的手腕具有三個運動自由度，一個沿手臂方向的旋轉(zhuǎn)自由度以及手掌的兩個翻轉(zhuǎn)自由度。手腕運動捕捉裝置可以測得其中一個或多個自由度的運動變化。但是現(xiàn)有的一些機械手腕運動捕捉裝置只能單獨對手腕的一個運動自由度進(jìn)行捕捉，比如僅僅捕捉手腕的旋轉(zhuǎn)或者手掌的翻轉(zhuǎn)運動中的一個。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種成本低、精度高、定標(biāo)簡單的機械式手腕運動捕捉裝置。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種機械式手腕運動捕捉裝置，包括外圈和置于外圈內(nèi)的內(nèi)圈，內(nèi)圈與外圈采用轉(zhuǎn)動的方式連接；

所述內(nèi)圈內(nèi)設(shè)置有支架及與支架連接的手持架，在手持架與支架連接處安裝第一角度傳感器；

所述外圈上安裝第二角度傳感器，第二角度傳感器上設(shè)有摩擦輪；

所述內(nèi)圈的一部分伸出外圈之外并與摩擦輪轉(zhuǎn)動接觸；

所述內(nèi)圈內(nèi)還設(shè)有一個前臂托架；

所述第一角度傳感器和第二角度傳感器上，各自設(shè)有與外部設(shè)備連接的信號接口。

所述前臂托架包括一個下托架和與下托架活動連接的上托架。

所述摩擦輪采用橡膠輪。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

內(nèi)圈與外圈采用轉(zhuǎn)動（機械轉(zhuǎn)動）的方式連接；配合內(nèi)圈的手持架，以及第一角度傳感器和第二角度傳感器的配合運動；可以同時測量手腕沿小臂方向旋轉(zhuǎn)的角度變化和俯仰角度變化。

工作時，外圈固定，當(dāng)內(nèi)圈相對外圈旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)圈通過摩擦力帶動摩擦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動外圈上的第二角度傳感器旋轉(zhuǎn)，這時可以測量沿小臂方向的旋轉(zhuǎn)的角度變化。手持架與內(nèi)圈鉸接處的第一角度傳感器可以測量手掌俯仰角度的變化。

本裝置技術(shù)手段簡便易行，機械式捕捉相對于光學(xué)捕捉和電磁捕捉，具有成本低廉，且精度高，定標(biāo)簡單等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機械式手腕運動捕捉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的側(cè)視圖。

圖3為手臂放進(jìn)機械式手腕運動捕捉裝置的初始工作示意圖。

圖4為手腕繞手臂方向旋轉(zhuǎn)90°后的工作示意圖。

圖5為手掌向下翻轉(zhuǎn)30°后的工作示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實施例

如圖1、圖2所示。本發(fā)明機械式手腕運動捕捉裝置，包括外圈3和置于外圈3內(nèi)的內(nèi)圈2，內(nèi)圈2與外圈3采用轉(zhuǎn)動的方式連接；

所述內(nèi)圈2內(nèi)設(shè)置有支架1-1及與支架1-1連接的手持架1，在手持架1與支架1-1連接處安裝第一角度傳感器5；

所述外圈3上安裝第二角度傳感器5-1，第二角度傳感器5-1上設(shè)有摩擦輪6；

所述內(nèi)圈2的一部分伸出外圈3之外并與摩擦輪6轉(zhuǎn)動接觸；

所述內(nèi)圈2內(nèi)還設(shè)有一個前臂托架4，該前臂托架4包括一個下托架和與下托架活動連接的上托架。

所述第一角度傳感器5和第二角度傳感器5-1上，各自設(shè)有與外部設(shè)備連接的信號接口。

所述摩擦輪6采用橡膠輪，有利于增強摩擦力。

如圖3所示，手掌穿過內(nèi)圈2并套在手持架1中，前臂放在前臂托架4里，手腕腕關(guān)節(jié)對準(zhǔn)內(nèi)圈2與手持架1的鉸接位置。

具體的運動捕捉過程如下：外圈3固定不動，如圖4所示，手腕繞手臂的旋轉(zhuǎn)運動通過手持架1使內(nèi)圈2和外圈3之間產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈2通過摩擦力帶動摩擦輪6旋轉(zhuǎn)，把旋轉(zhuǎn)角度的變化傳遞給第二角度傳感器5-1；如圖5所示，手掌的俯仰運動使手持架1發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由內(nèi)圈2上的第一角度傳感器5可以測得翻轉(zhuǎn)角度的變化。

實際操作中，上述兩種工作情況是同時發(fā)生的，可以方便對手腕的運動進(jìn)行捕捉。

內(nèi)圈與外圈采用轉(zhuǎn)動的方式連接；配合內(nèi)圈的手持架，以及第一角度傳感器和第二角度傳感器的配合運動；可以同時測量手腕沿小臂方向旋轉(zhuǎn)的角度變化和俯仰角度變化。

本裝置技術(shù)手段簡便易行，機械式捕捉相對于光學(xué)捕捉和電磁捕捉，具有成本低廉，且精度高，定標(biāo)簡單等優(yōu)點。

如上所述便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。