[發明專利]旋轉關節及旋轉關節的防碰撞方法

有效

• 申請號: 201910540502.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110253622B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 谷逍馳;唐聚學
• 申請（專利權）人: 深圳岱仕科技有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/10;B25J9/16
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 閆曉欣

本發明涉及一種旋轉關節及旋轉關節防碰撞方法，該方法包括：獲取所述第二關節結構相對于所述第一關節結構的轉動角度；當所述轉動角度達到預定角度時，判斷是否需要進入阻尼調節模式；進入所述阻尼調節模式后，驅動所述驅動單元產生與所述第二關節結構轉動方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位結構和所述第二限位結構剛性碰撞，有效解決第一限位結構和第二限位結構因剛性碰撞而導致旋轉關節損壞的問題，為整個外骨骼設備的動作捕捉精度提供保障。

技術領域

本發明涉及外骨骼設備技術領域，特別是涉及一種旋轉關節及旋轉關節的防碰撞方法。

背景技術

VR技術(VR為Virtual Reality的縮寫，中文名稱為虛擬現實技術)的出現改變了人類與計算機的交互方式，在虛擬現實的場景中，為了增強用戶對虛擬世界的感知，常常會穿戴相應的機械外骨骼(比如手部機械外骨骼)來進行動作捕獲。

這些機械外骨骼設有與人體關節對應的旋轉關節結構，為了使用戶穿戴舒適、操作靈活，這些組成旋轉關節結構的各部分接觸處光滑度較高，旋轉關節結構靈活性強，很容易轉動至極限位置產生剛性碰撞。而且，這種碰撞很多時候是人們無意間造成的，比如人們拿著機械外骨骼走動時，機械外骨骼懸空的部位就可能會在旋轉關節結構處大幅度擺動，很容易造成旋轉關節結構等部件損傷，影響機械外骨骼對用戶動作捕捉的精度，導致機械外骨骼無法正常使用。

發明內容

基于此，有必要針對現有機械外骨骼上的旋轉關節容易產生剛性碰撞而損壞的問題，提供一種旋轉關節及旋轉關節防碰撞方法。

一種旋轉關節，包括：第一關節結構，設有第一限位結構；第二關節結構，與所述第一關節結構轉動相接，且所述第二關節結構上設有與所述第一限位結構配合的第二限位結構，以限定所述第二關節結構相對于所述第一關節結構的最大轉動角度；驅動單元，驅動單元與所述第二關節結構相接，用于驅動所述第二關節結構相對于所述第一關節結構轉動；阻尼調節單元，可以在所述第二關節結構相對于所述第一關節結構旋轉至預定位置時，控制所述驅動單元輸出與所述第二關節結構旋轉方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位結構和所述第二限位結構剛性碰撞。

進一步的，所述阻尼調節單元包括：角度傳感器，用于檢測所述第二關節結構相對于所述第一關節結構的轉動角度，并在所述第二關節結構相對于所述第一關節結構旋轉至預定位置時生成阻尼調節信號；阻尼調節模塊，可根據所述阻尼調節信號驅動所述驅動單元輸出所述第一扭力。

進一步的，所述第一限位結構包括第一限位部和第二限位部，所述第一關節結構相對于所述第二關節結構轉動時，所述第二限位結構可在所述第一限位部和所述第二限位部之間轉動；所述預定位置包括：第一預定位置和第二預定位置；所述第一預定位置與所述第二預定位置設置在所述第一限位部和所述第二限位部之間，且所述第一預定位置靠近所述第一限位部，所述第二預定位置靠近所述第二限位部；所述力反饋桿在由所述第一預定位置向所述第一限位部旋轉時，或者由所述第二預定位置向所述第二限位部旋轉時，所述驅動單元能夠輸出所述第一扭力。

進一步的，所述第一關節結構設有一腔體，所述驅動單元固定在所述腔體內；所述第二關節結構的第一端設于所述腔體內，所述第二關節結構的第二端設于所述腔體外；所述第一關節結構還設有一與所述腔體相通的開口，以便所述第二關節結構穿出所述腔體并相對于所述第一關節結構轉動，其中，所述開口端部側壁為所述第一限位結構；及/或，所述第一限位結構和/或所述第二限位結構上設有彈性單元，以避免所述第一限位結構和所述第二限位結構剛性接觸；及/或所述旋轉關節還包括變速機構，所述變速機構的輸入端與所述驅動單元相接，所述變速機構的輸出端與所述第二關節結構相接。

一種旋轉關節的防碰撞方法，所述旋轉關節如上任意一項所述，所述旋轉關節的防碰撞方法包括：獲取所述第二關節結構相對于所述第一關節結構的轉動角度；當所述轉動角度達到預定角度時，判斷是否需要進入阻尼調節模式；進入所述阻尼調節模式后，驅動所述驅動單元產生與所述第二關節結構轉動方向相反的第一扭力，以避免所述第一限位結構和所述第二限位結構剛性碰撞。