[實用新型]一種手臂運動捕捉裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920709589.0
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN209821787U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余勇
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州迪飛機電設(shè)備有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 41125 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 謝萍

本實用新型公開了一種手臂運動捕捉裝置，包括手臂捕捉組件，所述手臂捕捉組件，包括大臂捕捉組件、小臂捕捉組件和手腕捕捉組件，大臂捕捉組件與小臂捕捉組件活動連接；小臂捕捉組件與手腕捕捉組件活動連接，大臂捕捉組件進行轉(zhuǎn)動和擺動，小臂捕捉組件進行轉(zhuǎn)動和擺動，手腕捕捉組件進行轉(zhuǎn)動、擺動和擺動，且由于肘部固定單元和腕部固定單元都是鉸接而成的，能夠進行調(diào)節(jié)間距，以適應(yīng)不同粗細的手臂，而且在腕部固定單元的橈骨固定板能根據(jù)手腕的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生一定的形變，實現(xiàn)手腕轉(zhuǎn)動的檢測，手腕滑動軸的設(shè)置是為了適應(yīng)手腕擺動，彈簧能使手腕滑動軸復(fù)位，手腕單元帶動關(guān)節(jié)體Ⅱ擺動，實現(xiàn)檢測手腕擺動信息的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于手臂運動檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種手臂運動捕捉裝置。

背景技術(shù)

目前，對于人體直接控制外部設(shè)備的研究，多數(shù)集中在采用所謂“意念”控制。即通過在腦部植入芯片，利用芯片采集大腦發(fā)出的信號，通過一系列信號處理，來直接控制外部設(shè)備的運動。截至目前，此種技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高昂，控制效果不佳，距離實用化，還有很遠的距離。

而根據(jù)運動捕捉的工作原理大致可以分為兩類場地輔助型和獨立佩戴性。聲學(xué)式運動捕捉，電磁式運動捕捉，光學(xué)式運動捕捉屬于場地輔助型；機械式運動捕捉，慣性導(dǎo)航式動作捕捉屬于獨立佩戴型。

場地輔助型都需要在高精度固定的物理場或者幾何空間基點作為運動捕捉的參考點進行測量，并用高速計算機進行計算和自由度分析，故而設(shè)備比較大，成本比較高，只能用在高附加值的項目上，不能作為普通勞動者使用，特別是高危，環(huán)境惡劣，使用者學(xué)歷較低的情況；

現(xiàn)有的兩種能夠現(xiàn)場獨立佩戴運動捕捉方案存在著不小的缺陷。

慣性導(dǎo)航式動作捕，由于人體的尺度和負重，以及要采集自由度的數(shù)量很大，所以不能采用有一定體積和重量高精度的陀螺儀（況且高精度陀螺儀的特別昂貴），時間積累誤差會造成采集精度不夠，短時間尚可，長期生產(chǎn)勞動是不可勝任的。

早期的一種機械式運動捕捉裝置是用帶角度傳感器的關(guān)節(jié)和連桿構(gòu)成一個 “可調(diào)姿態(tài)的數(shù)字模型”角度傳感器測量并記錄關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度，依據(jù)這些角度和模型的機械尺寸，可計算出模型的姿態(tài)，成本低，精度也較高，可以做到實時測量但其缺點也非常明顯，主要是使用起來非常不方便，機械結(jié)構(gòu)對操作者的動作阻礙和限制很大，機構(gòu)較難用于連續(xù)動作的實時捕捉，需要操使用者不斷根據(jù)動作要求調(diào)整捕捉機構(gòu)的姿勢，很麻煩，主要用于靜態(tài)造型捕捉和簡單的重復(fù)動作。

實用新型內(nèi)容

針對背景技術(shù)中描述的不足，本實用新型提供一種手臂運動捕捉裝置。本實用新型認真研究了人體骨骼和骨骼運動規(guī)律，用仿生學(xué)原理，解決了機械結(jié)構(gòu)對操作者的動作阻礙和限制很大，機構(gòu)較難用于連續(xù)動作的實時捕捉，同時兼顧了低成本，操作簡易，設(shè)備的對人體尺寸的很大兼容性。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種手臂運動捕捉裝置，包括手臂捕捉組件，所述手臂捕捉組件，包括大臂捕捉組件、小臂捕捉組件和手腕捕捉組件，大臂捕捉組件與小臂捕捉組件活動連接；小臂捕捉組件與手腕捕捉組件活動連接，大臂捕捉組件進行轉(zhuǎn)動和擺動，小臂捕捉組件進行轉(zhuǎn)動和擺動，手腕捕捉組件進行轉(zhuǎn)動、擺動和擺動。手臂捕捉組件可以是單獨一個，也可以對稱設(shè)置的兩組。

具體地，所述大臂捕捉組件，包括肩部固定塊、關(guān)節(jié)體、大臂伸縮單元、角度傳感器；肩部固定塊與人體肩部連接，大臂伸縮單元通過關(guān)節(jié)體與肩部固定塊活動連接，大臂伸縮單元繞關(guān)節(jié)體進行轉(zhuǎn)動和擺動；在關(guān)節(jié)體上安有角度傳感器，角度傳感器檢測大臂伸縮單元的擺動和轉(zhuǎn)動信息。

作為一種優(yōu)選方案，所述大臂伸縮單元，還可以包括軌道臂、伸縮臂、導(dǎo)向桿、拉簧；導(dǎo)向桿的一端固定在伸縮臂上，導(dǎo)向桿的另一端插入軌道臂的導(dǎo)向孔內(nèi)并在導(dǎo)向孔內(nèi)滑動；拉簧的一端固定在軌道臂的拉簧孔內(nèi)、另一端伸出軌道臂固定在伸縮臂上，將軌道臂和伸縮臂彈性連接在一起并使伸縮臂往復(fù)運動；伸縮臂與小臂捕捉組件鉸接。