[实用新型]一种手臂运动捕捉装置

说明书

本实用新型公开了一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件，所述手臂捕捉组件，包括大臂捕捉组件、小臂捕捉组件和手腕捕捉组件，大臂捕捉组件与小臂捕捉组件活动连接；小臂捕捉组件与手腕捕捉组件活动连接，大臂捕捉组件进行转动和摆动，小臂捕捉组件进行转动和摆动，手腕捕捉组件进行转动、摆动和摆动，且由于肘部固定单元和腕部固定单元都是铰接而成的，能够进行调节间距，以适应不同粗细的手臂，而且在腕部固定单元的桡骨固定板能根据手腕的转动产生一定的形变，实现手腕转动的检测，手腕滑动轴的设置是为了适应手腕摆动，弹簧能使手腕滑动轴复位，手腕单元带动关节体Ⅱ摆动，实现检测手腕摆动信息的功能。

技术领域

本实用新型属于手臂运动检测技术领域，特别涉及一种手臂运动捕捉装置。

背景技术

目前，对于人体直接控制外部设备的研究，多数集中在采用所谓“意念”控制。即通过在脑部植入芯片，利用芯片采集大脑发出的信号，通过一系列信号处理，来直接控制外部设备的运动。截至目前，此种技术尚不成熟，系统复杂且成本高昂，控制效果不佳，距离实用化，还有很远的距离。

而根据运动捕捉的工作原理大致可以分为两类场地辅助型和独立佩戴性。声学式运动捕捉，电磁式运动捕捉，光学式运动捕捉属于场地辅助型；机械式运动捕捉，惯性导航式动作捕捉属于独立佩戴型。

场地辅助型都需要在高精度固定的物理场或者几何空间基点作为运动捕捉的参考点进行测量，并用高速计算机进行计算和自由度分析，故而设备比较大，成本比较高，只能用在高附加值的项目上，不能作为普通劳动者使用，特别是高危，环境恶劣，使用者学历较低的情况；

现有的两种能够现场独立佩戴运动捕捉方案存在着不小的缺陷。

惯性导航式动作捕，由于人体的尺度和负重，以及要采集自由度的数量很大，所以不能采用有一定体积和重量高精度的陀螺仪（况且高精度陀螺仪的特别昂贵），时间积累误差会造成采集精度不够，短时间尚可，长期生产劳动是不可胜任的。

早期的一种机械式运动捕捉装置是用带角度传感器的关节和连杆构成一个 “可调姿态的数字模型”角度传感器测量并记录关节的转动角度，依据这些角度和模型的机械尺寸，可计算出模型的姿态，成本低，精度也较高，可以做到实时测量但其缺点也非常明显，主要是使用起来非常不方便，机械结构对操作者的动作阻碍和限制很大，机构较难用于连续动作的实时捕捉，需要操使用者不断根据动作要求调整捕捉机构的姿势，很麻烦，主要用于静态造型捕捉和简单的重复动作。

实用新型内容

针对背景技术中描述的不足，本实用新型提供一种手臂运动捕捉装置。本实用新型认真研究了人体骨骼和骨骼运动规律，用仿生学原理，解决了机械结构对操作者的动作阻碍和限制很大，机构较难用于连续动作的实时捕捉，同时兼顾了低成本，操作简易，设备的对人体尺寸的很大兼容性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种手臂运动捕捉装置，包括手臂捕捉组件，所述手臂捕捉组件，包括大臂捕捉组件、小臂捕捉组件和手腕捕捉组件，大臂捕捉组件与小臂捕捉组件活动连接；小臂捕捉组件与手腕捕捉组件活动连接，大臂捕捉组件进行转动和摆动，小臂捕捉组件进行转动和摆动，手腕捕捉组件进行转动、摆动和摆动。手臂捕捉组件可以是单独一个，也可以对称设置的两组。

具体地，所述大臂捕捉组件，包括肩部固定块、关节体、大臂伸缩单元、角度传感器；肩部固定块与人体肩部连接，大臂伸缩单元通过关节体与肩部固定块活动连接，大臂伸缩单元绕关节体进行转动和摆动；在关节体上安有角度传感器，角度传感器检测大臂伸缩单元的摆动和转动信息。

作为一种优选方案，所述大臂伸缩单元，还可以包括轨道臂、伸缩臂、导向杆、拉簧；导向杆的一端固定在伸缩臂上，导向杆的另一端插入轨道臂的导向孔内并在导向孔内滑动；拉簧的一端固定在轨道臂的拉簧孔内、另一端伸出轨道臂固定在伸缩臂上，将轨道臂和伸缩臂弹性连接在一起并使伸缩臂往复运动；伸缩臂与小臂捕捉组件铰接。