[发明专利]人体上肢技能动作感测学习装置及方法

权利要求书

1.一种人体上肢技能动作感测学习装置，其特征在于：包括人体上肢技能感测模块(1)、数据采集处理模块(2)、技能学习模块(3)、机器人控制器(4)、工业机器人(5)，人体上肢技能感测模块(1)分别经数据采集处理模块(2)、技能学习模块(3)后和机器人控制器(4)连接，机器人控制器(4)和工业机器人(5)连接；数据采集处理模块(2)控制人体上肢技能感测模块(1)采集人体上肢手臂运动的角度数据并转换成机器人运动的关节角数据发送给机器人控制器(4)，机器人控制器(4)接收数据采集处理模块(2)的关节角数据并转发到技能学习模块(3)，同时根据关节角数据规划并控制工业机器人(5)进行关节空间的运动，技能学习模块(3)从机器人控制器(4)收集并保存数据采集处理模块(2)的关节角数据，将关节角数据与机器人控制器(4)控制工业机器人(5)产生的运动插值数据并进行学习与优化，最后生成工业机器人技能模型保存到机器人控制器(4)中；

所述人体上肢技能感测模块(1)采用串联式结构设计，从上到下包括依次连接的肩关节检测模块、上臂臂长适应模块、肘关节检测模块、前臂旋转传动检测模块、前臂臂长适应模块和腕关节检测模块；

肩关节检测模块包括肩关节固定连杆(6)、角度传感器一(7)、联轴器一(8)、肩展收-旋转连接杆(9)、角度传感器二(10)、联轴器二(11)、肩旋转-屈伸连接杆(12)、角度传感器三(13)和联轴器三(14)；角度传感器一(7)固定安装在肩关节固定连杆(6)上，人体的肩膀绑定在肩关节固定连杆(6)上，角度传感器一(7)的输入端经联轴器一(8)和L形的肩展收-旋转连接杆(9)的一端固定连接；角度传感器二(10)固定安装在肩展收-旋转连接杆(9)的另一端，角度传感器二(10)的输入轴经联轴器二(11)和L形的肩旋转-屈伸连接杆(12)的一端固定连接；角度传感器三(13)固定安装在肩旋转-屈伸连接杆(12)的另一端，角度传感器三(13)的输入轴经联轴器三(14)和上臂臂长适应模块的条形的上臂连杆一(15)的一端固定连接；

上臂臂长适应模块包括上臂连杆一(15)、上臂连杆二(16)、上臂人机接触单元(17)，上臂连杆一(15)另一端和上臂连杆二(16)一端可调节长度地固定连接，上臂连杆二(16)中部上安装有上臂人机接触单元(17)，手臂的后臂绑定在上臂人机接触单元(17)上；

肘关节检测模块包括角度传感器四(18)和联轴器四(19)，角度传感器四(18)固定安装在上臂连杆二(16)另一端上，角度传感器四(18)的输入轴经联轴器四(19)和前臂旋转传动检测模块的条形的前臂连杆一(20)的一端固定连接；

前臂旋转传动检测模块包括前臂连杆一(20)、角度传感器五(22)、角度传感器安装架(21)、齿轮齿条安装架(23)、小齿轮(26)、弧形齿条(25)和齿轮齿条安装架挡板(27)；前臂连杆一(20)另一端固定安装角度传感器安装架(21)和齿轮齿条安装架(23)，角度传感器安装架(21)上固定安装角度传感器五(22)，角度传感器五(22)的输入轴和小齿轮(26)同轴连接；齿轮齿条安装架挡板(27)与齿轮齿条安装架(23)通过螺栓连接，弧形齿条(25)通过微型滚轮型轴承(24)可旋转地装夹在齿条安装架挡板(27)与齿轮齿条安装架(23)之间，小齿轮(26)通过轴承钢珠(28)可旋转地装夹在齿条安装架挡板(27)与齿轮齿条安装架(23)之间，弧形齿条(25)和小齿轮(26)相啮合，前臂臂长适应模块的前臂连杆二(29)一端和弧形齿条(25)固定连接；

前臂臂长适应模块包括前臂连杆二(29)、前臂连杆三(31)、前臂人机接触单元(30)，前臂连杆二(29)另一端和前臂连杆三(31)一端可调节长度地固定连接，前臂连杆三(31)中部上安装有前臂人机接触单元(30)，手臂的前臂绑定在前臂人机接触单元(30)上；

腕关节检测模块包括腕倾斜运动检测部分和腕屈伸运动检测部分；腕倾斜运动检测部分包括角度传感器六(32)和联轴器五(33)，角度传感器六(32)固定安装在前臂连杆三(31)的另一端，角度传感器六(32)的输入轴经联轴器五(33)和腕屈伸运动检测部分的L形的倾斜-屈伸连接杆(34)的一端固定连接；腕屈伸运动检测部分包括腕倾斜-屈伸连接杆(34)、角度传感器七(35)、联轴器六(36)和腕屈伸连接杆(37)，角度传感器七(35)固定安装在腕倾斜-屈伸连接杆(34)的另一端，角度传感器七(35)的输入轴经联轴器六(36)和L形的腕屈伸连接杆(37)的一端固定连接，腕屈伸连接杆(37)的一端安装有握把，人手握持在握把上。