[发明专利]一种上臂位姿测量装置及方法

权利要求书

1.一种上臂位姿测量装置，其特征在于：包括布置于测试者大臂和小臂的两根柔性腔体管以及每根柔性腔体管两端的两个硬质树脂基座、每根柔性腔体管两端的两个硅压力敏感单元；

所述柔性腔体管和两端的硬质树脂基座之间形成密封的油液填充空腔，所述油液填充空腔中充满有作为液压力传导介质的传导油液；，

每个油液填充腔内的两个硬质树脂基座中的一个硬质树脂基座侧壁开有两个通孔，第一个通孔用于充入传导油液，第二个通孔用于平衡注油过程的大气压，两个通孔均通过密封塞塞紧；

所述硅压力敏感单元安装在硬质树脂基座内；硬质树脂基座开有三个接线柱孔，三个接线柱孔中密封安装金属接线柱，三个接线柱中的两个接线柱通过外部接线连接电源正负极，另外一个接线柱连接硅敏感单元用以连接信号端并通过外部接线连接上位机，用于采集压力数据；

根据被测试者手臂位姿的不同，获取两个相对高度较低的硅压力敏感单元压力数据，分别确定被测试者肘关节和腕关节相对肩关节的位姿。

2.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：每个硬质树脂基座上设有圆柱形凸起，每根柔性腔体管内油液填充腔两端端口分别和硬质树脂基座上的圆柱形凸起形成过盈配合。

3.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的柔性腔体管由柔性材料制成，硬质树脂基座由刚性材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的密封塞为圆柱形，圆柱面与硬质树脂基座侧壁的注油孔和平衡气压孔形成过盈配合。

5.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的硅压力敏感单元通过玻璃熔融烧结方式固定于硬质树脂基座上。

6.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的硅压力敏感单元上的金属接线柱通过玻璃熔融烧结方式固定于硬质树脂基座的接线柱孔中，并在金属接线柱侧面与接线柱孔内壁之间设有作为绝缘层的玻璃浆料。

7.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的柔性腔体管采用硅橡胶，所述的硬质树脂底座采用ABS树脂，所述的传导油液采用硅油。

8.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的柔性腔体管采用聚二甲基硅氧烷PDMS；所述的硬质树脂底座采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

9.根据权利要求1所述的一种上臂位姿测量装置，其特征在于：所述的金属接线柱和密封塞材料为不锈钢。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的上臂位姿测量装置的位姿测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：装配好的第一根柔性腔体管布置于被测试者大臂，柔性腔体管一端的硬质树脂基座布置于被测试者肘关节，另一端的硬质树脂基座布置于被测试者的肩关节；装配好的第二根柔性腔体管布置于被测试者小臂，柔性腔体管一端的硬质树脂基座布置于被测试者腕关节，另一端的硬质树脂基座布置于被测试者的肘关节；

S2：根据手臂位姿的不同分别获取被测试者大臂对应的柔性腔体管两端高度较低的硅压力敏感单元的压力数据和被测试者小臂对应的柔性腔体管两端高度较低的硅压力敏感单元的压力数据；

S3：分别对获取的两个硅压力敏感单元的压力数据，根据柔性腔体管内液体压强推导出柔性腔体管两端的高度差，分别确定被测试者肘关节和腕关节相对肩关节的位姿。