非侵入式人体手臂关节的测量方法

摘要

一种非侵入式人体手臂关节的测量方法，属于人机工程和测量技术领域。本发明包括以下三个步骤：(1)手臂运动数据的采集：首先将四个位姿跟踪器分别固定在操作者手、小臂、大臂和肩膀表面靠近关节的任意位置，利用位姿跟踪器在四个测量点固定四个坐标系；(2)手臂运动模型的建立：将人体手臂连接关节之间的骨骼作为一个刚体，建立一个7自由度的参数化空间连杆机构；(3)关节中心和旋转轴的求解：根据刚体上任意点在刚体坐标系下运动的不变性，通过任意两个状态的运动，获得各个关节中心在运动过程中的瞬时位置。本发明容易实现，测量点可以固定在关节附近的任意位置，计算简单并且需要最少数目的测量点。

主权项

1.一种非侵入式人体手臂关节的测量方法，其特征在于，包括以下三个步骤：(1)手臂运动数据的采集：首先将四个位姿跟踪器分别固定在操作者手、小臂、大臂和肩膀表面靠近关节的任意位置，利用位姿跟踪器在四个测量点固定四个坐标系，其中每一个位姿跟踪器获得测量点的数据就是测量点的坐标系坐标原点的位置和三个轴的旋转；(2)手臂运动模型的建立：为了求解关节手臂运动时的关节中心位置，将人体手臂连接关节之间的骨骼作为一个刚体，建立一个7自由度的参数化空间连杆机构，手臂被作为一个由躯干、大臂、小臂和手组成的空间四连杆机构，分别由肩关节中心、肘关节中心和腕关节中心连接，这些连接点从属于相邻的两个刚体；(3)关节中心和旋转轴的求解：根据刚体上任意点在刚体坐标系下运动的不变性，获得任意时刻关节中心通过所属两个刚体在全局下的位置描述的等式关系，通过任意两个状态的运动，获得各个关节中心在运动过程中的瞬时位置。