[發明專利]可穿戴人體上肢位姿采集設備

在審

• 申請號: 202010835731.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112091938A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 秦偉偉;宋泰年;何佳杰;郭文昕;劉剛;何兵;趙欣;秦慶強;劉潔瑜;趙鵬濤;張嘉良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;G01B7/28;G01B7/30;G01C9/00;G01D5/16
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 胡大成

本發明公開了一種可穿戴人體上肢位姿采集設備，包括：穿戴設備和采集設備，穿戴設備固定在人體手臂上；采集設備固裝在穿戴設備上，用于采集上肢位姿的運動信息；通過將采集設備固裝在穿戴設備上，減少人體運動時皮膚與關節之間相對滑動造成的誤差，從而獲取更高精度的位姿信息。整個結構穿戴后不影響人體手臂的正常運動，機械結構的各個關節處運動平滑、穩定，無卡頓感。

技術領域

本發明涉及機械設備技術領域,具體涉及一種可穿戴人體上肢位姿采集設備。

背景技術

目前人體姿態采集的主要方式為機械式、電磁式、聲學式、光學式和慣性式。但除慣性式外的其余四種采集方式因其傳感器限制，大多數都只能停留在實驗室環境，無法在情況復雜的非實驗室環境中對人體姿態進行的高精度采集。慣性式姿態采集系統目前使用了三個微慣性傳感器，雖然可以在室外完成高精度的姿態采集，但是因其運動學參數使用的是標準值，不能針對不同使用者進行調整，導致位置測量精度不高。

為了保證傳感器的采集精度，目前常規的方法是直接將傳感器與人體相固定，對于傳感器、關節、骨骼分別建立對應的坐標系，在理想狀態下，一般認為這三個坐標系相對位置保持不變，如圖1所示。

但實際上，當人體手臂進行運動式，皮膚、骨骼關節之間并不是緊耦合的關系，三者之間會出現一定的相對滑動，如果采用這一方法，傳感器穿戴時的松緊程度、不同人穿戴的不同位置都將會這三個坐標系之間出現相對滑動，從而導致誤差的出現。

因此,本行業急需一種可穿戴式外骨骼，通過將傳感器固連在外骨骼上，解決人體運動時皮膚與關節之間相對滑動，造成的誤差的技術方案。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種可穿戴人體上肢位姿采集設備，包括：

穿戴設備，固定在人體手臂上；和

采集設備，固裝在穿戴設備上，用于采集上肢位姿的運動信息。

進一步的，所述穿戴設備包括大臂連接構件、肘部連接構件、小臂連接構件、腕部連接構件和手部連接構件；

所述大臂連接構件和小臂連接構件之間通過肘部連接構件在肘部位置轉動連接；

所述腕部連接構件為萬向節，兩端分別與小臂連接構件和手部連接構件固接。

進一步的，所述大臂連接構件包括大臂安裝板和大臂連桿，所述大臂安裝板位于大臂的中部位置，且開設有大臂安裝槽，所述大臂連桿的一端與大臂安裝板固接。

進一步的，所述肘部連接構件包括第一連接件、第二連接件和固定結構；

所述第一連接件固接在大臂連桿的另一端，中心位置開設有第一通孔，邊緣位置對稱開設有弧形的槽口；

所述第二連接件與第一連接件轉動連接，第二連接件中心位置開設有半弧形的第二通孔，邊緣位置對稱開設有第三通孔。

進一步的，所述小臂連接構件包括小臂安裝板、第一小臂連桿和第二小臂連桿；

所述第一小臂連桿一端固接有第二連接件，另一端與小臂安裝板固接；

所述小臂安裝板上分別開設有小臂安裝板和導線槽；

所述第二小臂連桿與第一小臂連桿同軸設置，一端固定在小臂安裝板上，另一端與腕部連接構件固接。

進一步的，所述腕部連接構件數量大于等于1。

進一步的，所述手部連接構件包括手套、手部安裝板和手部連桿；

所述手部安裝板上安裝有手套；

所述手部連桿一端固定在手部安裝板上，另一端與腕部連接構件固接。