[发明专利]识别人体肢体运动意图的传感器

说明书

本发明涉及一种识别人体肢体运动意图的传感器，包括固定圈、四向线性霍尔传感器、强磁带，四向线性霍尔传感器分别安装在固定圈的前、后、左、右四个位置，每个线性霍尔传感器连接电源线和一路输出信号线；强磁带佩戴在穿戴者待测关节处；装有四向线性霍尔传感器的固定圈置于穿戴者待测关节外，由四向线性霍尔传感器测量穿戴者对应关节佩戴的强磁带的磁场强度变化，来确定穿戴者待测关节相对于固定圈的位置，从而确定穿戴者的运动意图。本发明具有结构简单，体积小，质量轻便，使用方便，准确度高等特点，可为穿戴式的助力机器人和穿戴式康复机器人实现对穿戴者运动意图识别，保持机器人与穿戴者的运动跟随性。

技术领域

本发明涉及一种人体运动意图识别传感器，适用于穿戴式机器人的人机交互、人机共融以及人机力控制。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，穿戴式助力机器人在制造业、以及穿戴式康复机器人在医疗领域已成为一大研究热点，机器人智能控制也成为该领域的关键技术之一，其中机器人能够准确识别穿戴者的运动意图，实现良好的人机跟随，使穿戴者可以与机器人有效融合为一体变得尤为重要。

专利公开号201510741056.9公开了一种用于采集人体运动信号的新型传感器，该传感器通过将运动捕捉模块、肌电信号模块、肌动信号模块结合采集人体运动信号，然后通过微控制器将采集的运动信号处理后输入至蓝牙模块，使其发送有效信号至主控机，其中运动捕捉模块主要由加速度计、陀螺仪和磁力计构成，改传感器能够用于采集人体的运动信号，但该传感器存在一定的缺陷：1）该传感器整体体积较大，不便安装在经凑的穿戴式机器人身上；2）该装置需要同时采集穿戴者的运动加速度、角速度以及肌肉信号进行融合后才能识别，对传感器的硬件要求较高，增加了传感器的复杂度；3）该传感器需要采集人体的肌电信号，此种方式易受外界因素的影响，且肌电信号的提取需要直接接触皮肤或者植入体力，从卫生安全方面考虑很大的限制了肌电提取的使用条件。

发明内容

针对在该领域中现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种体积小，质量轻便，使用方便，准确度高以及外围电路简单的识别人体肢体运动意图的传感器，可为穿戴式的助力机器人和穿戴式康复机器人实现对穿戴者运动意图识别，保持机器人与穿戴者的运动跟随性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种识别人体肢体运动意图的传感器，包括固定圈、四向线性霍尔传感器、强磁带，四向线性霍尔传感器分别安装在固定圈的前、后、左、右四个位置，每个线性霍尔传感器连接电源线和一路输出信号线；强磁带佩戴在穿戴者待测关节处；装有四向线性霍尔传感器的固定圈置于穿戴者待测关节外，由四向线性霍尔传感器测量穿戴者对应关节佩戴的强磁带的磁场强度变化，来确定穿戴者待测关节相对于固定圈的位置，从而确定穿戴者的运动意图。

所述四向线性霍尔传感器输出0-3.6v模拟信号，并由单片机或AD采集卡采集和处理。

所述固定圈由两个半圆圈构成，两个半圆圈一端通过铰链连接，另一端通过卡锁锁定连接；所述固定圈的前、后、右三个方向上设有螺丝孔。

所述强磁带是由磁性材料制作的绑带，可直接固定在穿戴者的待测关节位置，使其与固定圈位置对应。

置于穿戴者待测各关节处各个所述识别人体肢体运动意图的传感器并联连接，用于识别穿戴者整个肢体各关节的运动意图。

本发明的有益效果是：

本发明提供的运动意图识别传感器，通过检测穿戴者运动关节相对于机器人对应关节的位置变化，从而达到确定穿戴者在该时刻关节的运动趋向即运动意图，通过对待检测肢体不同运动关节处安装本发明传感器，融合不同关键传感器数据即实现对穿戴者整个肢体运动的意图识别。