[發明專利]手臂屈伸位移傳感器系統以及位移測量方法

在審

• 申請號: 202211266064.7
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115655053A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 謝海春;薛亞;姚其
• 申請（專利權）人: 南京鐘山虛擬現實技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B5/02
• 分類號: G01B5/02
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花;張康

1.一種手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，包括：

第一緊固帶(10)，被連接到手上臂位置；

第二緊固帶(40)，被連接到手腕位置；

計數盒(20)，連接到所述第一緊固帶(10)，所述計數盒(20)的內部設有纏繞有拉繩(30)的卷線盤(21)，所述拉繩(30)的第一端從所述計數盒(20)的穿繩口穿出并連接到第二緊固帶(40)，所述卷線盤(21)被設置成在自然狀態下具有收卷力，使拉繩(30)有完全收卷到卷線盤(21)外部的趨勢；

計數模塊，設置到所述計數盒(20)內，并用于采集所述拉繩(30)相對于所述計數模塊發生的相對位移；

通訊模塊，與VR設備連接，用于將所述計數模塊所采集到的位移數據傳輸到VR設備；

其中，定義拉繩(30)在被拉出至預設長度后的位置為零點位置，拉繩(30)拉出計數盒(20)方向為正方向，拉繩(30)縮入計數盒(20)的方向為反方向，所述計數模塊被設置成自拉繩(30)的零點位置經過計數模塊后按照預設的采樣周期Tc持續的采集拉繩(30)與計數模塊的相對位置，并按照預設的通訊周期Tx與VR設備通訊；

通訊周期Tx為采樣周期Tc的n倍，在第i個通訊周期Txi內，VR設備接收到的位移量Xxi為n個采樣周期Tc內所述計數模塊所采集到的n個位移量(Xc₁、Xc₂······Xc_n)之和。

2.根據權利要求1所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述通訊周期Tx的頻率是50-120Hz，所述采用周期Tc是通訊周期Tx的1-10倍。

3.根據權利要求1所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述拉繩(30)的表面設有莫爾條紋，所述計數模塊包括光電傳感器，所述拉繩(30)的移動路徑經過所述光電傳感器的檢測區域，當所述拉繩(30)與所述光電傳感器發生相對位移時，所述光電傳感器采集所述拉繩(30)在多個采集周期內的位移量。

4.根據權利要求1所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述計數模塊包括轉輪(22)和角度傳感器，所述轉輪(22)被設置成邊緣與所述拉繩(30)壓緊，當所述拉繩(30)移動時，所述轉輪(22)轉動，所述角度傳感器根據所述轉輪(22)的轉動角度計算所述拉繩(30)的位移量。

5.根據權利要求4所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述轉輪(22)能相對于所述計數盒(20)由計數位置往返于清零位置，當所述轉輪(22)處于清零位置時，所述轉輪(22)不與所述拉繩(30)接觸。

6.根據權利要求3或4或5所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述拉繩(30)的表面套設純色色塊，所述純色色塊與所述拉繩(30)的第一端的間距為180--240mm。

7.根據權利要求3或4或5所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述計數模塊包括計算模塊，所述計算模塊用于將通訊周期Txi內，n個采樣周期Tc中傳感器所采集的n個位移數據累加。

8.根據權利要求1所述的手臂屈伸位移傳感器系統，其特征在于，所述第一緊固帶(10)和第二緊固帶(40)包括魔術貼綁帶。

9.一種手臂屈伸位移測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在手上臂的位置建立第一錨點，在手腕位置建立第二錨點，在第一錨點和第二錨點之間設置可收卷的拉繩(30)；

步驟2、在第一錨點或第二錨點處建立采集點，當所述第一錨點相對于第二錨點移動時，所述拉繩(30)相對于采集點發生位移，在采集點處按照預定采集周期持續的采集拉繩(30)相對于采集點的位移量；

其中，第一錨點與第二錨點之間的間距達到預設距離L時，定義為零點位置，當第一錨點和第二錨點在t1時刻第一次達到預設距離L后，第一錨點和第二錨點在當前時刻ti的相對位移為t1-ti時間內所采集到的拉繩(30)位移量的累加值。

10.根據權利要求1所述的手臂屈伸位移傳感器系統以及位移測量方法，其特征在于，在步驟2中，利用轉輪(22)和拉繩(30)接觸的方式在拉繩(30)移動時驅動轉輪(22)轉動，并根據轉輪(22)的角位移計算拉繩(30)在采樣周期內的位移量。