[发明专利]人体膝关节运动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测人体膝关节运动状态的装置。

背景技术

由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机器人实施遥操作，控制机器人多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需要用到人体运动检测设备，人体运动检测设备通过测量操作者身体上各个关节的位置信息作为控制指令控制机器人跟踪人体运动，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟现实交互技术不断发展，人体运动检测设备可作为一种主要的交互设备，参与到虚拟现实交互系统的构建中，例如在一个由计算机虚拟的场景里，操作者通过人体运动检测设备控制一个虚拟的机器人拆卸或装配机器等，还有游戏、3D动画制作等都需要用到此类装置。目前市场上的人体运动检测设备系统复杂，维护困难，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有人体运动检测设备的膝关节运动检测装置系统复杂、结构臃肿、检测误差较大、维护困难等缺点，提出了一种外构架式结构，对膝关节的检测环节做了全新的设计，采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，极大简化了复杂的人体运动检测设备控制系统，使操作者在使用该装置时小腿能保持最大程度的灵活，且运动状态都能被精确检测到，使被控制的机器人能与操作者对应的关节协同一致动作，增强虚拟现实或遥操作的临场感。本发明是用于与计算机、机器人等交互作用的设备，由大腿固定环，小腿固定装置，连杆，关节检测部件组成。大腿固定环固定于操作者大腿部位，关节检测部件固定于大腿固定环的平台上，小腿固定装置固定于操作者小腿部位，关节检测部件与小腿固定装置通过两级连杆铰接。本发明检测关节的运动角度由设置在装置上相应的角度传感器通过相应的数学算法测量，可以精确、灵敏地检测出在三维空间中操作者的膝关节运动的角度和状态，该装置成本低，使用简单，穿戴方便，维护容易。

附图说明

图1是本发明的整体轴侧图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是关节检测部件102的轴侧图。

图4是关节检测部件102的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要零部件：

101.小腿固定装置  102.关节检测部件  1.大腿固定环

2.连杆            3.小腿固定环      4.小腿滑动环前部

6.小腿滑动环后部  12.传动轴         13.角度传感器

具体实施方式一：如图1所示，所述人体膝关节运动检测装置包括大腿固定环1，连杆2，小腿固定装置101，关节检测部件102。所述大腿固定环1固定于操作者大腿部位，所述关节检测部件102固定于大腿固定环1上，所述小腿固定装置101固定于操作者小腿部位，所述关节检测部件102通过两级连杆2-1、2-2与小腿固定装置101铰接，人体膝关节运动检测装置对操作者腿部膝关节屈伸运动的检测由关节检测部件102实施。

具体实施方式二：如图2、图3和图4所示，所述关节检测部件102包括外壳9、10、11，传动轴12和角度传感器13。所述传动轴12通过齿轮啮合与角度传感器13联动。动作实施过程：当传动轴12转动时，传动轴12通过齿轮带动角度传感器13转动。