一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置制造方法
【專利摘要】一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，它涉及一種對穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差進行檢測的裝置，以解決現有穿戴裝置位置偏差的檢測方式，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向存在交互力，導致測量結果耦合，精度差，以及穿戴裝置舒適性差的問題，它包括捆綁機構、位置偏差檢測機構和滑動機構；滑動板的兩端分別連接有捆綁板，滑動板的上端和下端分別穿設有水平設置的第一支撐軸；每個第一支撐軸的兩端分別連接在兩個連接板上，兩個擋板與連接板貼靠設置，兩個連接板的板面上分別穿設有一個橡膠柱，其中一個連接板的與擋板相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器。本發明用于對穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差檢測。
【專利說明】—種用于檢測位置偏差的穿戴裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差進行檢測的裝置，屬于機器人【技術領域】。
【背景技術】
[0002]用于幫助人體承受載荷的助力機器人及用于醫療的肢體康復器械近年來得到了重視，取得了飛速的發展，有越來越多的產品問世。它們本質上都是一種可穿戴裝備。然而，對穿著舒適性及方便性有著重要影響的捆綁裝置則未見專門研究。通過交互力來檢測位置偏差，進而控制裝置運動，由于其簡單、方便得到了廣泛應用，可見交互力的準確性直接影響著系統的性能。而傳統的測量裝置與人體之間的交互力的方法則是直接在二者之間固定一個力傳感器，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向都存在交互力，而往往只有一個方向的力才是控制目標，因此這種方法測量的結果必然存在著耦合，精度差。
【發明內容】
[0003]本發明是為解決現有穿戴裝置位置偏差的檢測方式，由于人體與穿戴裝置在水平與垂直方向存在交互力，導致測量結果耦合，精度差，以及穿戴裝置舒適性差的問題，進而提供一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置。
[0004]本發明為解決上述問題采取的技術方案是:
[0005]本發明的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置包括捆綁機構、位置偏差檢測機構和滑動機構；所述捆綁機構包括捆綁帶、固定環和兩個捆綁板；所述位置偏差檢測機構包括滑動板、薄膜壓力傳感器、兩個橡膠柱和兩個第一支撐軸；所述滑動機構包括捆綁基座、固定座、兩個第二支撐軸和四個彈性部件；
[0006]捆綁基座上設置有基板，捆綁基座的兩端設置有連接板，兩個連接板豎直并列設置，且兩個連接板的板面與基板垂直，兩個第二支撐軸豎直并列設置在固定座的兩端，兩個第二支撐軸分別設在相應的連接板上，每個連接板通過設置在第二支撐軸上的兩個彈性部件支撐在固定座上，滑動板的兩端分別連接有一個捆綁板，其中一個捆綁板上設置有固定環，捆綁帶的一端與另一個捆綁板連接，捆綁帶的另一端穿過固定環，滑動板的上端和下端分別穿設有水平設置的第一支撐軸，滑動板能在第一支撐軸上滑動，滑動板的兩端分別設置有擋板，兩個擋板的板面正對設置；
[0007]每個第一支撐軸的兩端分別連接在兩個連接板上，基板的板面與滑動板的遠離肢體的板面相貼靠設置，兩個擋板與連接板貼靠設置，兩個連接板的板面上分別穿設有一個橡膠柱，橡膠柱頂靠在擋板上，其中一個連接板的與擋板相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器。
[0008]本發明的有益效果是:
[0009]一、本發明的穿戴裝置采用橡膠柱減小了對人體沖擊，保證穿戴的舒適性；同時也減少了滑動板上的擋板與捆綁基座上的連接板之間的剛性沖擊，另一方面由于橡膠柱具有一定的預壓力保證了二者之間的緊密配合。
[0010]二、本發明的滑動板可沿第一支撐軸水平滑動，而連接滑動板的捆綁基座可以沿豎直兩個第二支撐軸豎直滑動，因此，本發明的整個固定裝置有兩個自由度，捆綁基座通過彈性部件與固定座連接，從而保證了整個固定裝置具有一定的柔順性，使穿戴裝置能夠很好地和人體協調運動。
[0011]三、穿戴裝置與人體之間的交互力是通過安裝在橡膠柱與捆綁基座之間的薄膜壓力傳感器測量的，通過這種結構能夠把穿戴裝置與人體之間的運動分解到兩個方向，因而能夠消除垂直方向的耦合力，使得穿戴者與穿戴裝置之間的位置偏差測量結果更精確，位置偏差檢測精度提高了 10%以上。使用時，當肢體與捆綁基座存在檢測方向的位置偏差時，通過讀出的壓力信號的變化和橡膠柱自身的剛度特性可以求出偏差數值。
[0012]四、兩個第二支撐軸上的彈性部件用于防止捆綁基座與固定座發生剛性接觸，通過引入滑動機構，可以消除垂直于檢測方向的位置偏差對檢測結果的影響，提高檢測精度。
[0013]五、本發明的位置偏差檢測機構和滑動機構形成一個運動平面，人的肢體可在此平面運動。當肢體與本發明裝置的捆綁基座發生相對運動時，通過讀出接觸力檢測方向的壓力變化可以讀出肢體與捆綁基座的位置偏差，通過在垂直于檢測方向引入滑動機構，可以消除肢體與基座在該方向的運動偏差對檢測結果的影響，提高檢測精度，位置偏差檢測精度提高了 10%以上，也實現了檢測人體運動意圖的目的，保證了穿戴裝置具有較好的舒適性與方便性。本發明可以作為檢測人體運動意圖的“人-機”連接檢測裝置用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是本發明的滑動機構結構示意圖，圖3是本發明的位置偏差檢測機構與滑動機構的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置包括捆綁機構、位置偏差檢測機構和滑動機構；所述捆綁機構包括捆綁帶2、固定環I和兩個捆綁板11 ;所述位置偏差檢測機構包括滑動板3、薄膜壓力傳感器5、兩個橡膠柱6和兩個第一支撐軸4 ;所述滑動機構包括捆綁基座7、固定座10、兩個第二支撐軸9和四個彈性部件8 ；
[0016]捆綁基座7上設置有基板7-1，捆綁基座7的兩端設置有連接板7-2，兩個連接板7-2豎直并列設置，且兩個連接板7-2的板面與基板7-1垂直，兩個第二支撐軸9豎直并列設置在固定座10的兩端，兩個第二支撐軸9分別設在相應的連接板7-2上，每個連接板7-2通過設置在第二支撐軸9上的兩個彈性部件8支撐在固定座10上，滑動板3的兩端分別連接有一個捆綁板11，其中一個捆綁板11上設置有固定環1，捆綁帶2的一端與另一個捆綁板11連接，捆綁帶2的另一端穿過固定環1，滑動板3的上端和下端分別穿設有水平設置的第一支撐軸4，滑動板3能在第一支撐軸4上滑動，滑動板3的兩端分別設置有擋板3-1，兩個擋板3-1的板面正對設置；
[0017]每個第一支撐軸4的兩端分別連接在兩個連接板7-2上，基板7-1的板面與滑動板3的遠離肢體的板面相貼靠設置，兩個擋板3-1與連接板7-2貼靠設置，兩個連接板7-2的板面上分別穿設有一個橡膠柱6，橡膠柱6頂靠在擋板3-1上，其中一個連接板7-2的與擋板3-1相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器5。
[0018]【具體實施方式】二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述兩個捆綁板11為尼龍板。如此設置，強度高、韌性好，便于固定穿戴裝置，也提高了舒適性。其它與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述兩個捆綁板11為ABS塑料捆綁板。如此設置，強度高、韌性好，便于固定穿戴裝置，也提高了舒適性。其它與【具體實施方式】一相同。
[0020]【具體實施方式】四:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述彈性部件8為螺旋彈簧。如此設置，使用方便，滿足設計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一、二或二相同。
[0021]【具體實施方式】五:結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述橡膠柱6為丁腈橡膠柱。如此設置，具有一定的彈性，耐磨性較高，耐熱性較好。其它與【具體實施方式】四相同。
[0022]【具體實施方式】六:結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述橡膠柱6為氯丁橡膠柱。如此設置，耐油，耐熱，具有較高的拉伸強度、伸長率。其它與【具體實施方式】一、二或三相同。
[0023]【具體實施方式】七:結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述薄膜壓力傳感器5粘接在連接板7-2上。如此設置，連接方便可靠。其它與【具體實施方式】六相同。
[0024]【具體實施方式】八:結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式的位置偏差檢測機構還包括滑動軸承，兩個第一支撐軸4上分別安裝有滑動軸承，滑動板3通過滑動軸承能在兩個第一支撐軸4上滑動。如此設置，減小滑動時支撐軸上的摩擦阻力。其它與【具體實施方式】一、二、三、五或七相同。
[0025]【具體實施方式】九:結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式所述位置偏差檢測機構包括兩個端蓋12，兩個端蓋12蓋合在兩個連接板7-2上并封堵橡膠柱6。如此設置，便于固定橡膠柱，滿足設計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】八相同。
[0026]工作過程
[0027]結合圖1-圖3說明本發明的工作過程，捆綁帶與滑動板、捆綁板形成捆綁環，將捆綁環套設在人的肢體上，通過拉動穿過固定環的捆綁帶使本發明的裝置固定在人的肢體上，位置偏差檢測機構和滑動機構形成一個運動平面，人的肢體可在此平面運動。當肢體與本發明裝置的捆綁基座發生相對運動時，通過讀出接觸力檢測方向的壓力變化可以讀出肢體與捆綁基座的位置偏差，通過在垂直于檢測方向引入滑動機構，可以消除肢體與基座在該方向的運動偏差對檢測結果的影響，提高檢測精度，也實現了檢測人體運動意圖的目的，保證了穿戴裝置具有較好的舒適性與方便性。本發明可以作為檢測人體運動意圖的“人-機”連接檢測裝置用。
【權利要求】
1.一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述裝置包括捆綁機構、位置偏差檢測機構和滑動機構；所述捆綁機構包括捆綁帶(2)、固定環(I)和兩個捆綁板(11);所述位置偏差檢測機構包括滑動板(3)、薄膜壓力傳感器(5)、兩個橡膠柱(6)和兩個第一支撐軸(4);所述滑動機構包括捆綁基座(7)、固定座(10)、兩個第二支撐軸(9)和四個彈性部件(8 )； 捆綁基座(7 )上設置有基板(7-1 )，捆綁基座(7 )的兩端設置有連接板(7-2 )，兩個連接板(7-2 )豎直并列設置，且兩個連接板(7-2 )的板面與基板(7-1)垂直，兩個第二支撐軸(9 )豎直并列設置在固定座(10)的兩端，兩個第二支撐軸(9)分別設在相應的連接板(7-2)上，每個連接板(7-2)通過設置在第二支撐軸(9)上的兩個彈性部件(8)支撐在固定座(10)上，滑動板(3)的兩端分別連接有一個捆綁板(11)，其中一個捆綁板(11)上設置有固定環(1)，捆綁帶(2)的一端與另一個捆綁板(11)連接，捆綁帶(2)的另一端穿過固定環(1)，滑動板(3)的上端和下端分別穿設有水平設置的第一支撐軸(4)，滑動板(3)能在第一支撐軸(4)上滑動，滑動板(3)的兩端分別設置有擋板(3-1)，兩個擋板(3-1)的板面正對設置； 每個第一支撐軸(4)的兩端分別連接在兩個連接板(7-2 )上，基板(7-1)的板面與滑動板(3)的遠離肢體的板面相貼靠設置，兩個擋板(3-1)與連接板(7-2)貼靠設置，兩個連接板(7-2)的板面上分別穿設有一個橡膠柱(6)，橡膠柱(6)頂靠在擋板(3-1)上，其中一個連接板(7-2)的與擋板(3-1)相貼靠的板面上安裝有薄膜壓力傳感器(5)。
2.根據權利要求1所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述兩個捆綁板(11)為尼龍板。
3.根據權利要求1所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述兩個捆綁板(11)為ABS塑料捆綁板。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述彈性部件(8)為螺旋彈簧。
5.根據權利要求4所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述橡膠柱(6)為丁腈橡膠柱。
6.根據權利要求1、2或3所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述橡膠柱(6)為氯丁橡膠柱。
7.根據權利要求6所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述薄膜壓力傳感器(5 )粘接在連接板(7-2 )上。
8.根據權利要求1、2、3、5或7所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:位置偏差檢測機構還包括滑動軸承，兩個第一支撐軸(4)上分別安裝有滑動軸承，滑動板(3)通過滑動軸承能在兩個第一支撐軸(4)上滑動。
9.根據權利要求8所述的一種用于檢測位置偏差的穿戴裝置，其特征在于:所述位置偏差檢測機構包括兩個端蓋(12)，兩個端蓋(12)蓋合在兩個連接板(7-2)上并封堵橡膠柱(6)。
【文檔編號】G01B21/00GK103557816SQ201310549385
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】趙杰, 朱延河, 張超, 楊繼興 申請人:哈爾濱工業大學