[发明专利]一种上臂位姿测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种上臂位姿测量装置及方法。柔性腔体管和硬质树脂基座之间形成密封的油液填充空腔，油液填充空腔充满有作为液压力传导介质的传导油液，油液填充腔内的硬质树脂基座底面固定硅压力敏感单元，并开有三个通孔，密封安装金属接线柱，硬质树脂基座侧壁开有两个通孔，分别为注油孔和平衡气压孔，通过密封塞塞紧。将装配好的两根柔性腔体管分别布置于被测试者大臂和小臂，获取硅压力敏感单元的压力数据，分别确定被测试者肘关节和腕关节相对肩关节的位姿。本发明的上臂位姿测量装置具有稳定性好、灵敏度高、检测精度高、集成方便的特点，可解决运动识别、睡眠评估和生理健康监测领域对位姿识别的需求。

技术领域

本发明涉及位姿测量领域，尤其涉及一种上臂位姿测量装置及方法，其位姿识别对象是人体上臂。

背景技术

位姿测量装置在运动识别、睡眠评估和生理健康监测领域有着广泛的应用需求。其中在医疗大健康领域要求位姿测量装置可以提供稳定准确的位姿信息，且要求位姿测量装置不易受干扰，有足够的精度。

目前的位姿测量通常借助于压电加速度传感器内的加速度信号来实现。但是，由于压电加速度传感器的谐振频率高，非常容易受到声音的干扰，同时也会受到磁场的干扰，导致位姿测量精度偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上臂位姿测量装置及方法，能够稳定准确地读取上臂位姿信息，同时保证较高的检测精度，解决运动识别、睡眠评估和生理健康监测领域对位姿识别的需求。

本发明采用的技术方案是：第一方面，本发明提供了一种上臂位姿测量装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述的金属接线柱和密封塞材料为不锈钢。

第二方面，本发明还提供了一种上臂位姿测量方法，所述方法包括：