[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

本發明涉及虛擬現實技術領域，具體而言涉及手臂屈伸位移傳感器系統以及位移測量方法，包括：第一緊固帶，被連接到手上臂位置；第二緊固帶，被連接到手腕位置；計數盒，連接到所述第一緊固帶，所述計數盒的內部設有纏繞有拉繩的卷線盤，所述拉繩的第一端從所述計數盒的穿繩口穿出并連接到第二緊固帶。本發明根據手臂屈伸的動作特征，建立手上臂、手腕兩處的錨點位置，通過對兩處錨點位置的相對位置變化進行檢測，可表征手臂屈伸的程度、頻率、速度的運動特征，在兩個錨點位置設置可伸縮的拉繩，當兩處錨點發生相對位移時，拉繩會相應的伸縮，通過對拉繩伸縮的檢測，可獲取檢測周期內拉繩的位移量。

技術領域

本發明涉及虛擬現實技術領域，具體而言涉及手臂屈伸位移傳感器系統以及位移測量方法。

背景技術

虛擬現實是利用電腦模擬產生的虛擬世界，一般結合可穿戴設備使體驗者沉浸到虛擬世界中，而連接現實和虛擬的途徑即使用穿戴設備采集現實中的行為復制到虛擬世界中。以藥品生產GMP虛擬實訓仿真系統為例，使用Unity3D引擎對制藥、固體制劑的生產環境和生產工藝進行仿真模擬，以幫助制藥工程等相關專業師生完成在線的學習和實訓，避免了實際前往藥廠實習的不變，而且通過虛擬現實仿真的穿戴設備，例如手環、手柄等實現虛擬操作，操作片劑、軟膠囊劑、硬膠囊劑、顆粒劑等多種劑型的生產過程，借助文字、圖片、動畫、三維模型、音頻、視頻等形式，對制藥工藝、制藥設備(結構、運行原理等)、藥品生產質量管理規范(GMP)等相關知識進行講解、實際操作練習和在線考核。

現有的藥品生產GMP虛擬實訓仿真系統中，對于實訓人員的手部動作，通常采用基于計算機視覺識別的方式進行圖像處理，并基于其在圖像中的位置變化進行識別，結合相機的內參和外參進行地球坐標的轉換，從而獲得手部的實際位置，例如前進或后退，以及移動的距離。但這樣的識別手段對手臂和手部的識別精度要求高，而且容易受到周圍和使用環境光線強度影響，導致識別率存在較大誤差。

在另一些現有的識別方式中，通過可穿戴的設備例如智能手套來進行識別，在手套的手指上設置對應的識別標記或者電路設計，由此識別手指的關節操作，但其無法實現對手部整體的移動和位置變化的識別。

發明內容

本發明第一方面提出一種技術方案，一種手臂屈伸位移傳感器系統，包括：

第一緊固帶，被連接到手上臂位置；

第二緊固帶，被連接到手腕位置；

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

計數模塊，設置到所述計數盒內，并用于采集所述拉繩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，定義拉繩在被拉出至預設長度后的位置為零點位置，拉繩拉出計數盒方向為正方向，拉繩縮入計數盒的方向為反方向，所述計數模塊被設置成自拉繩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。

優選的，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。

優選的，所述拉繩的表面設有莫爾條紋，所述計數模塊包括光電傳感器，所述拉繩的移動路徑經過所述光電傳感器的檢測區域，當所述拉繩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在多個采集周期內的位移量。