[發明專利]人體上肢技能動作感測學習裝置及方法

有效

• 申請號: 202111044414.0
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113618717B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 張恩政;李子文;陳本永
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種人體上肢技能動作感測學習裝置，其特征在于：包括人體上肢技能感測模塊(1)、數據采集處理模塊(2)、技能學習模塊(3)、機器人控制器(4)、工業機器人(5)，人體上肢技能感測模塊(1)分別經數據采集處理模塊(2)、技能學習模塊(3)后和機器人控制器(4)連接，機器人控制器(4)和工業機器人(5)連接；數據采集處理模塊(2)控制人體上肢技能感測模塊(1)采集人體上肢手臂運動的角度數據并轉換成機器人運動的關節角數據發送給機器人控制器(4)，機器人控制器(4)接收數據采集處理模塊(2)的關節角數據并轉發到技能學習模塊(3)，同時根據關節角數據規劃并控制工業機器人(5)進行關節空間的運動，技能學習模塊(3)從機器人控制器(4)收集并保存數據采集處理模塊(2)的關節角數據，將關節角數據與機器人控制器(4)控制工業機器人(5)產生的運動插值數據并進行學習與優化，最后生成工業機器人技能模型保存到機器人控制器(4)中；

所述人體上肢技能感測模塊(1)采用串聯式結構設計，從上到下包括依次連接的肩關節檢測模塊、上臂臂長適應模塊、肘關節檢測模塊、前臂旋轉傳動檢測模塊、前臂臂長適應模塊和腕關節檢測模塊；

肩關節檢測模塊包括肩關節固定連桿(6)、角度傳感器一(7)、聯軸器一(8)、肩展收-旋轉連接桿(9)、角度傳感器二(10)、聯軸器二(11)、肩旋轉-屈伸連接桿(12)、角度傳感器三(13)和聯軸器三(14)；角度傳感器一(7)固定安裝在肩關節固定連桿(6)上，人體的肩膀綁定在肩關節固定連桿(6)上，角度傳感器一(7)的輸入端經聯軸器一(8)和L形的肩展收-旋轉連接桿(9)的一端固定連接；角度傳感器二(10)固定安裝在肩展收-旋轉連接桿(9)的另一端，角度傳感器二(10)的輸入軸經聯軸器二(11)和L形的肩旋轉-屈伸連接桿(12)的一端固定連接；角度傳感器三(13)固定安裝在肩旋轉-屈伸連接桿(12)的另一端，角度傳感器三(13)的輸入軸經聯軸器三(14)和上臂臂長適應模塊的條形的上臂連桿一(15)的一端固定連接；

上臂臂長適應模塊包括上臂連桿一(15)、上臂連桿二(16)、上臂人機接觸單元(17)，上臂連桿一(15)另一端和上臂連桿二(16)一端可調節長度地固定連接，上臂連桿二(16)中部上安裝有上臂人機接觸單元(17)，手臂的后臂綁定在上臂人機接觸單元(17)上；

肘關節檢測模塊包括角度傳感器四(18)和聯軸器四(19)，角度傳感器四(18)固定安裝在上臂連桿二(16)另一端上，角度傳感器四(18)的輸入軸經聯軸器四(19)和前臂旋轉傳動檢測模塊的條形的前臂連桿一(20)的一端固定連接；

前臂旋轉傳動檢測模塊包括前臂連桿一(20)、角度傳感器五(22)、角度傳感器安裝架(21)、齒輪齒條安裝架(23)、小齒輪(26)、弧形齒條(25)和齒輪齒條安裝架擋板(27)；前臂連桿一(20)另一端固定安裝角度傳感器安裝架(21)和齒輪齒條安裝架(23)，角度傳感器安裝架(21)上固定安裝角度傳感器五(22)，角度傳感器五(22)的輸入軸和小齒輪(26)同軸連接；齒輪齒條安裝架擋板(27)與齒輪齒條安裝架(23)通過螺栓連接，弧形齒條(25)通過微型滾輪型軸承(24)可旋轉地裝夾在齒條安裝架擋板(27)與齒輪齒條安裝架(23)之間，小齒輪(26)通過軸承鋼珠(28)可旋轉地裝夾在齒條安裝架擋板(27)與齒輪齒條安裝架(23)之間，弧形齒條(25)和小齒輪(26)相嚙合，前臂臂長適應模塊的前臂連桿二(29)一端和弧形齒條(25)固定連接；

前臂臂長適應模塊包括前臂連桿二(29)、前臂連桿三(31)、前臂人機接觸單元(30)，前臂連桿二(29)另一端和前臂連桿三(31)一端可調節長度地固定連接，前臂連桿三(31)中部上安裝有前臂人機接觸單元(30)，手臂的前臂綁定在前臂人機接觸單元(30)上；

腕關節檢測模塊包括腕傾斜運動檢測部分和腕屈伸運動檢測部分；腕傾斜運動檢測部分包括角度傳感器六(32)和聯軸器五(33)，角度傳感器六(32)固定安裝在前臂連桿三(31)的另一端，角度傳感器六(32)的輸入軸經聯軸器五(33)和腕屈伸運動檢測部分的L形的傾斜-屈伸連接桿(34)的一端固定連接；腕屈伸運動檢測部分包括腕傾斜-屈伸連接桿(34)、角度傳感器七(35)、聯軸器六(36)和腕屈伸連接桿(37)，角度傳感器七(35)固定安裝在腕傾斜-屈伸連接桿(34)的另一端，角度傳感器七(35)的輸入軸經聯軸器六(36)和L形的腕屈伸連接桿(37)的一端固定連接，腕屈伸連接桿(37)的一端安裝有握把，人手握持在握把上。