[实用新型]随动支撑锁定关节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，特别是一种能够支持使用者随意运动且结构简单、成本低廉的随动支撑锁定关节装置。

背景技术

目前虚拟现实产业刚刚兴起，在发展过程中，针对如何更好的让用户自由运动成为了困扰广大内容开发团队的一道难题。传统解决方案有两种，第一种是通过空间定位技术让使用者在真实空间运动，但是这种方式对使用空间有很多要求且占地面积较大。所以出现了第二种使用环形跑步机为基础，限制用户在一个固定位置并可以运动的方式，在这种方式中，环形跑步机主要使用悬挂系统控固定使用者腰部，或者是护栏围绕用户腰部，将用户限制在一个具体的位置，并提供一个光滑的底盘(脚盘)，使用者可以裸脚或者穿着带有滑柱或者滑轮的定制鞋，在光滑的底盘上移动。

第二种方案的核心目的就是将用户控制在具体位置的同时，支持使用者作出基本的走、跑、跳、蹲、坐等姿态。但是用户在运动过程中，上半身始终处于对外展开的姿态，很快会进入疲倦状态，陷入“猩猩臂”效应。下半身在开放环境下在进出系统时，容易发生侧滑等危险。整体运动时，缺乏力反馈提醒，身体不能在虚拟现实世界中对外部环境进行基于躯体运动的交互。所以第一种方案对空间有过于苛刻和昂贵的要求，第二种方案则只能满足短时间内体验性的使用，在这种情况下虚拟现实产业很难进一步得到推广和普及，更妄谈成为下一代互联网的展示方式。

本实用新型主要解决在虚拟现实中在固定位置的情况下可以支持使用者随意运动，并提供力反馈，让用户可以和虚拟现实中的虚拟物品进行交互这一问题。

传统的机械外骨骼系统主要为了医疗、工业使用，所以核心设计方向为提供支架支撑的时候，帮助使用者在运动时获得额外的助力。所以大多数机械外骨骼系统都有额外的助力系统，这种助力系统一般使用微型电机来实现。电机在提供像某个方向的扭力时使用者停止运动，会将电机电压瞬时加大，在判断使用者是需要支撑还是加强助力后，可选择电机停止或加大扭力提供更强的助力。在需要的情况下，微型电机在提供助力的同时也提供了锁止。例如Maxon 的EC90float无刷电机等。

使用电机可以满足体外骨骼的需要，但是电机价格昂贵，完成整个框架系统会导致成品价格飙升。同时电机在电压升高过程中会发热，多个电机持续发热会造成一定安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够支持使用者随意运动且结构简单、成本低廉的随动支撑锁定关节装置。

本实用新型解决其技术问题所采用技术方案是：随动支撑锁定关节装置，包括小臂连杆和大臂连杆，所述的小臂连杆和大臂连杆通过轴铰链连接，在该连接处配合有碟刹机构，所述的碟刹机构配合有相应的制动驱动装置，在所述的大臂连杆上配合有PCB控制电路板；在所述的小臂连杆上设置有永磁铁块，所述的PCB控制电路板上设置有微动开关控制模块和磁角度传感器，该磁角度传感器与永磁铁块磁性配合；所述的小臂连杆表面上对称安装有两个微动开关，所述的微动开关与PCB控制电路板连接；所述的碟刹机构配合有联动盘，该联动盘的自由端与微动开关的位置对应。

进一步的，所述的联动盘的中部设置有与碟刹机构同轴的第一通孔，所述的联动盘的盘缘位置均匀设置有多个圆缺，所述的圆缺与碟刹机构连接。

进一步的，所述的微动开关包括触动片，所述的联动盘的自由端上设置有与该触动片位置对应的触动块。

进一步的，在所述的小臂连杆的连接端设置有与轴配合的第二通孔所述的小臂连杆上对称设置有靠近碟刹机构的一组限位槽，所述的联动盘的自由端上设置有与该限位槽间隙配合的限位块。

进一步的，所述的大臂连杆的一端设置有与轴配合的第三通孔，另一端连接有竖直的安装板，在大臂连杆上开设有贯穿且止于安装板的通槽；所述的制动驱动装置包括杠杆固定座、杠杆以及电磁铁，在大臂连杆的上表面和下表面位于通槽的两侧均设置有杠杆固定座，大臂连杆同一表面上的两个杠杆固定座之间通过销轴连接有杠杆；在所述的安装板上安装有电磁铁，所述的杠杆一端与电磁铁配合，另一端与碟刹机构的刹车片传动。

进一步的，所述的杠杆的中部设置有与销轴配合的第四通孔，一端设置有电磁铁受力拍，另一端设置有刹车片推杆；所述的电磁铁受力拍与电磁铁配合，所述的刹车片推杆与刹车片连接。

进一步的，所述的限位槽中设置有与限位块配合的弹簧。

进一步的，所述的大臂连杆上设置有刹车片固定柱，该固定柱与碟刹机构的刹车片上的安装孔对应，用于固定刹车片。