CN111047460A - 制造监控*** - Google Patents

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D·R·詹森
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Abstract

本申请公开了一种制造监控***。该制造监控***包括制造工作空间。佩戴配备有力传感器和/或运动捕捉标记器的手套的技术人员可以在制造工作空间内工作。运动捕捉相机可以环绕制造工作空间。来自相机的运动数据和/或来自手套的力数据可以被发送到远程工作站，在那里可以对它们进行处理和分析。工作站可以基于运动和/或力数据产生质量评估和/或训练输出。

Description

制造监控***
技术领域
本公开涉及制造监控***，并且更具体地涉及使用传感器和配备有运动捕捉标记器的手套以监控制造技术人员的***。
背景技术
复合材料制造是一种创造具有高刚性和低重量的复杂几何形状的方法。复合结构(例如用于飞行器结构的复合结构)可以使用复合材料片制造，也称为层或层片。可以使用诸如树脂或环氧树脂的粘合材料来组装多个复合材料片以形成复合层压板或其他复合结构。该方法在航空航天、高性能汽车和运动装备中越来越普遍。航空航天历来是复合材料制造领域的前沿用户/开发商。
复合结构广泛用于飞行器制造，因为与由传统飞行器材料(例如铝、铝合金等)制造的飞行器结构相比，它们通常更轻、更耐用并且更持久。实际上，减轻重量是复合材料使用的主要优点，并且是将其用于飞行器结构的关键因素。例如，纤维增强基质***比在大多数飞行器上发现的传统铝更强，同时还提供光滑的表面和较高的燃料效率(例如，由于更轻的重量和减小的阻力)。例如，玻璃纤维是用于飞行器应用的复合结构中的常见复合材料。除了减轻重量的益处之外，复合材料不会像其他类型的结构那样容易腐蚀。此外，复合结构不会因金属疲劳而破裂，并且在结构弯曲环境中保持良好。最后，复合材料在制造复杂的三维(“3D”)结构时特别有用，与传统的金属或塑料制造相比，复合材料通常提供良好的强度-重量比。因此，除了较轻的重量之外，复合结构还可以降低维护和维修成本，同时还能够制造复杂的形状。
然而，与一些其他传统金属制造方法相比，复合材料制造可能更昂贵。这种增加的成本可以至少部分地归因于相对复杂和耗时的制造过程，该过程可能需要由人类技术人员手动执行的多个步骤。
发明内容
本公开涉及制造监控***，并且更具体地涉及使用传感器和配备有运动捕捉标记器的手套来监控复合制造技术人员的***。
根据第一方面，一种用于在过程期间监控用户的***包括：手套，其尺寸和形状设置成在该过程期间佩戴在用户的手上；力传感器，其耦连到手套并且被配置为测量在该过程期间施加在手套上的力；运动捕捉标记器(marker)，其耦连到手套并且被配置为提供信标以用于运动捕捉相机在该过程期间跟踪；以及与力传感器和运动捕捉相机可操作地耦连的远程工作站，其中远程工作站被配置为在该过程期间经由运动捕捉相机跟踪用户的运动，通过处理器处理来自力传感器的力数据和来自运动捕捉相机的运动数据，并执行力数据和方位数据的分析，并基于分析生成输出。
在某些方面，力传感器是力敏电阻器。
在某些方面，力传感器定位在手套的指尖处。
在某些方面，力传感器包括多个力传感器，所述多个力传感器中的每一个定位在手套的不同指尖处。
在某些方面，运动捕捉标记器包括被动运动捕捉标记器。
在某些方面，运动捕捉标记器包括主动运动捕捉标记器。
在某些方面，运动捕捉标记器是红外(IR)运动捕捉标记器。
在某些方面，运动捕捉标记器包括定位在手套的指节部分附近的多个运动捕捉标记器。
在某些方面，力传感器与配套装备通信。
在某些方面，配套装备包括控制器、收发器和电源。
在某些方面，配套装备附接到手套。
在某些方面，收发器被配置为将表示由力传感器测量的力的数据发送到远程工作站。
在某些方面，运动捕捉标记器与配套装备电连通。
在某些方面，配套装备包括控制器、收发器和电源。
在某些方面，配套装备附接到手套。
根据第二方面，一种用于在过程期间经由配备有多个力传感器和多个运动捕捉标记器的手套监控技术人员的方法包括：经由多个力传感器测量在该过程期间施加在手套上的力；通过一个或多个运动捕捉相机跟踪技术人员在该过程期间的运动，其中一个或多个运动捕捉相机被配置为通过位于手套上的多个运动捕捉标记器来跟踪运动；将由多个力传感器测量的力数据和由运动捕捉相机跟踪的运动数据传输到工作站；通过处理器处理力数据和运动数据；将力数据和运动数据存储在数据库中；进行数据分析；并根据分析提供输出。
在某些方面，该处理包括基于力数据和运动数据生成模型并将模型存储在数据库中。
在某些方面，该分析包括至少部分地基于存储在数据库中的先前力数据和运动数据来评估复合叠层制造质量。
在某些方面，该分析包括至少部分地基于存储在数据库中的先前模型来评估复合叠层制造质量。
在某些方面，输出包括训练信息以训练机器人以使复合叠层制造的一个或多个部分自动化。
在某些方面，训练信息用于训练人类操作员执行复合叠层制造的一个或多个部分。
根据第三方面，一种用于在过程期间监控技术人员的***包括：手套，其具有力传感器和运动捕捉标记器，所述力传感器被配置为在复合制造期间测量手套上的力，所述运动捕捉标记器被配置为向第一相机提供信标以在复合制造期间进行跟踪；第一相机，其被配置为根据运动捕捉标记器的方位或方位变化来跟踪手套的方位或方位变化；发射器，其被配置为发送力数据，其中力数据表示由力传感器测量的力；接收器，其被配置为接收力数据；数据库，其被配置为存储表示由力传感器测量的力的力数据和表示由相机跟踪的方位或方位变化的方位数据；以及分析引擎，其被配置为执行力数据和方位数据的分析并基于分析生成输出。
在某些方面，力传感器是多个力传感器中的一个，并且其中多个力传感器中的每一个定位在手套的指尖处。
在某些方面，运动捕捉标记器包括多个运动捕捉标记器，其中每个运动捕捉标记器是IR运动捕捉标记器。
在某些方面，运动捕捉标记器定位在手套的指节部分附近。
在某些方面，第一相机指向复合制造工作空间，其中第一相机被配置为跟踪运动捕捉标记器在复合制造工作空间中的方位。
在某些方面，该***包括指向复合叠层制造工作空间的多个相机，每个相机被配置成根据运动捕捉标记器的方位或方位变化来跟踪手套的方位或方位变化。
在某些方面，该***包括多个相机，多个相机被配置为使用计算机视觉方法跟踪技术人员在复合制造工作空间中的方位。
在某些方面，分析引擎的输出包括对由该过程产生的复合工件的质量的评估。
在某些方面，分析引擎的输出包括训练信息。
附图说明
从附图中所示的特定实施例的以下描述中，将容易理解本文所述的设备、***和方法的前述和其他目的、特征和优点，其中相同的附图标记指代相同的结构。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本文所述的设备、***和方法的原理上。
图1示出了根据本公开的一个方面图示示例性制造监控***的示意图。
图2示出了根据本公开的一个方面的一对配备有传感器和运动捕捉标记器的手套的示例的透视图。
图3示出了根据本公开的一个方面图示传感器和运动捕捉标记器到配套装备的示例功能连接的框图。
图4示出了根据本公开的一个方面的配备有传感器和运动捕捉标记器的示例模具。
图5示出了根据本公开的一个方面图示示例运动捕捉相机环绕示例制造工作空间的图示。
图6示出了根据本公开的一个方面图示示例工作站的示例功能部件和连接的框图。
图7示出了根据本公开的一个方面图示示例方法的流程图。
具体实施方式
本公开的优选实施例将参考附图以在下文描述。附图中的部件不一定按比例绘制，而是重点在于清楚地说明本实施例的原理。例如，为了清楚和方便描述，可夸大元件的尺寸。此外，在任何可能的地方，在整个附图中使用相同或相似的附图标记来表示实施例的相同或相似的元件。在以下描述中，没有详细描述公知的功能或构造，因为它们可能以不必要的细节模糊本公开。此外，可以理解诸如“第一”，“第二”，“顶部”，“底部”，“上部”，“在……下”，“下部”，“侧面”，“前部”，“后部”等术语，是方便性词语，不应被解释为限制性术语。说明书中的语言不应被解释为表示任何不要求保护的元件对于实施例的实践是必不可少的。对于本申请，以下术语和定义适用：
术语“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项。作为示例，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一个或两个”。作为另一个示例，“x，y和/或z”表示七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换句话说，“x，y和/或z”表示“x，y和z中的一个或多个”。
术语“通信”和“传递”是指(1)将数据从源传输或以其他方式传送到目的地，和/或(2)将数据递送到通信介质、***、信道、网络、设备、电线、电缆、光纤、电路和/或链路以被传送到目的地。
本文使用的术语“数据”表示任何标志、信号、标记、符号、域、符号集、表示以及表示信息的任意其他一个或多个物理形式，无论是永久的还是临时的，无论是可见的、听觉的、声学的、电的、磁的、电磁的或其他表现形式。术语“数据”用于表示一种物理形式的预定信息，包括不同物理形式的相应信息的任何和所有表示。
当用于修改或描述值(或值的范围)、方位、取向和/或动作时，术语“约”和“近似”意味着合理地接近该值、值的范围、方位、取向和/或动作。因此，本文描述的实施例不仅限于所列举的值、值的范围、方位、取向和/或动作，而是应该包括合理可行的偏差。
本文使用的术语“耦连”、“耦连到”和“与……耦连”均表示结构和/或电连接，无论是附接、固定、连接、连结、紧固、链接和/或以其他方式固定。如本文所使用的，术语“附接”意味着固定、耦连、连接、连结、紧固、链接和/或以其他方式固定。如本文所使用的，术语“连接”意味着附接、固定、耦连、连结、紧固、链接和/或以其他方式固定。如本文所使用的，术语“锚定”意味着附接、固定、连接、耦连、连结、紧固、链接和/或以其他方式固定。
术语“可操作地耦连”意味着多个元件或组件耦连在一起，使得随着第一元件/组件从一个状态(和/或配置、取向、方位等)移动到另一个状态时，可操作地耦连到第一元件/组件的第二元件/组件也在一个状态(和/或配置、取向、方位等)和另一状态之间移动。应注意，第一元件可以“可操作地耦连”到第二元件，而第二元件不可以“可操作地耦连”到第一元件。
术语“处理器”表示处理设备、装置、程序、电路、部件、***和子***，无论是以硬件、有形实施的软件还是两者实现，以及它是否是可编程的。这里使用的术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算设备、硬连线电路、信号修改设备和***、用于控制***的设备和机器、中央处理单元、可编程设备和***、现场可编程门阵列、专用集成电路、片上***、包括分立元件和/或电路的***、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施以及任何前述的组合。处理器可以是例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、专用集成电路(ASIC)。处理器可以耦连到存储器设备或与存储器设备集成。
术语“示例性”意味着用作非限制性示例，实例或图示说明。如本文所使用的，术语“例如”和“如”引出一个或多个非限制性示例、实例或图示说明的列表。
本文使用的术语“数据”表示任何标志、信号、标记、符号、域、符号集、表示以及表示信息的任意其他一个或多个物理形式，无论是永久的还是临时的，无论是可见的、听觉的、声学的、电的、磁的、电磁的或以其他方式表现出来的。术语“数据”用于表示一种物理形式的预定信息，包括不同物理形式的相应信息的任何和所有表示。
本文使用的术语“数据库”表示相关数据的有组织的主体，而不管数据或其组织的主体的表示方式。例如，相关数据的组织体可以是表、映射、网格、数据包、数据报、帧、文件、电子邮件、消息、文档、报告、列表或任何其他形式中的一个或多个的形式。
术语“存储器”表示存储信息以供处理器和/或其他数字设备使用的计算机硬件或电路***。存储器可以是任何合适类型的计算机存储器或任何其他类型的电子存储介质，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、光盘只读存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、计算机可读介质等等。
本文公开了制造监控***的示例，更具体地，涉及一种用于在制造工作空间中使用配备有传感器和/或运动捕捉标记器的手套来监控制造技术人员的***。制造可以是复合材料制造和/或其他类型的制造。制造监控***可以帮助评估和/或改善制造过程的质量和/或可重复性。
复合材料制造是构建高性能飞行器结构的重要过程，但与许多普通塑料和金属制造相比，它是一项复杂且相对昂贵的工作。复合材料制造的成本可以由于材料成本、劳动力成本、时间和能量密集型固化和/或昂贵的工具/模具产生。
虽然自动化有时可用于复合材料制造，但许多最复杂的工件使用熟练技术人员的手工铺设。复合材料制造中的大部分人力劳动是在铺设期间引入的。与任何人类的努力一样，即使是训练有素的技术人员也可以在零件之间以及在技术人员之间引入可变性。理想情况下，在将有缺陷的零件提交给下游的其他工艺之前，应尽早发现可能由人为可变性引起的任何制造缺陷。本公开涉及捕获由技术人员执行的操控，以便改进复合材料制造的过程和/或质量控制、帮助教导/评估技术人员和/或帮助教导自动化(例如，机器人)***如何执行所需的复合材料制造过程。对铺设过程的更好测量可以使过程监控器能够识别何时人类可变性导致不可容忍的操控，该操控不应该继续额外的制造步骤。此外，测量铺设过程可有助于教导新技术人员、评估技术人员的表现以及教导机器人来执行这些操控。
所描述的公开内容描述了技术人员可以佩戴的一组手套，该手套可以捕获技术人员在铺设期间执行的复杂力和运动。操控可以包括力和运动，并且精确的操控测量可以处理两个方面。本公开提出了用于跟踪由技术人员施加到铺设过程上的力和运动的方法。所提出的公开内容可用于持续监控制造过程。复合材料铺设制造仍然是“科学”一样的“艺术”，并且过程测量相对不常见。更好的过程测量可能有助于确定可能的效率，特别是了解如何将自主性引入制造过程。
本公开引入了一种***，其用于测量技术人员在正在执行复合铺设操作时施加的力和运动，但是所公开的***和/或方法也可以用于其他制造操作。在一些示例中，手套可以测量手套(和/或技术人员和/或戴着手套的手)与工作空间中的工具、工件、模具、工作台、桌子和/或其他物体之间的接触力，以及手套相对于工具、工件、模具、工作台、桌子和/或工作空间中的其他物体的方位和/或运动。该力和运动信息可用于测量技术人员的表现，这可以被跟踪通过完成的复合部件的最终验收测试。这些测量可以几乎实时地识别正确和/或不正确地完成的操控，这可以节省大量资源。另外，一旦定义了“良好”操作的基线，该信息可用于教导新技术人员或教导机器人如何执行操控。手套可以对复合材料制造和/或铺设过程造成最小的破坏，因为技术人员在此过程中习惯上已经戴上手套以最小化人体和复合件之间化学物质的转移。
本公开描述了一种在复合材料制造的手动铺设过程期间测量由高度熟练技术人员执行的操控的方法，其可以用于创建用于操控的“最佳实践”的日志和/或监控操控任务的执行。所公开的铺设测量***可以用作恒定的监控过程，以便监控和/或验证技术人员的表现。这可以用于帮助技术人员和/或用于记录操控数据，如果和/或当零件未通过最终检查时，可以针对潜在问题检查该操控数据。该***还可以用于帮助教导新技术人员和/或教导自动化***如何执行类似的铺设活动，即为传统手动铺设的机器人铺设创建规范说明。
本公开涉及一种力和运动感测手套，以用于在铺设期间测量人类技术人员(尤其是人类技术人员戴手套的手)的力和/或运动。手套可包括嵌入和/或附接到手套的指尖和/或边缘上的压力/力传感器，以及运动捕捉标记器，例如红外(IR)运动捕捉标记器。手套可以包括控制器以协调数据采集，以及无线数据传输能力(例如，通过收发器或其他通信设备)以将数据传输到远程工作站。手套还可以包含电源，例如电池。在一些示例中，电源、控制器和/或通信设备可以放置在技术人员身体上的其他方位(例如，工具带、背包、帽子或头盔、背心、袖子、臂带或腕带和/或一些其他可穿戴和/或可附连的附件)。在一些示例中，力传感器可以附加地或可替代地嵌入复合模具本身中。
除了手套之外，该***还可以包括在IR运动捕捉环境内操作的复合铺设工艺。一个或多个复合模具也可以配备有IR运动感测标记器。在一些示例中，一个或多个模具也可以配备有力传感器。由***采集的数据可以合并到复合零件和/或铺设过程本身的模型中。对于运动感测，建议使用IR运动捕捉，因为它相对易于使用和全局参考。也可以使用内部关节测量，即使用关节编码器或其他传感器(例如，电位计、测角器、拉伸传感器、相对于彼此放置/跟踪IR标记器等)测量的角度测量值。在一些示例中，传统的计算机视觉感测可用于增强3D IR运动捕捉***。
力和运动手套可用于采集与铺设过程有关的操控数据。数据可以保存在远程工作站的数据库中。数据库可用于创建由技术人员对零件执行的操控类型的统计描述。操控的数据库可用于将操控与最终零件质量相关联，如在铺设过程下游(直至并包括最终检查)的质量检查期间评估的零件质量。来自***的数据也可以存储到历史质量数据的数据库中。然后，数据库可以被***(或另一***)参考，并用于研究在后面的检查步骤中发现的缺陷的潜在原因或来源。例如，可以将复合材料片的历史质量数据与稍后发现的缺陷进行比较，以便识别复合材料片的质量与后来发现的缺陷之间的任何相关性。在某些方面，例如，历史质量数据可用于生成查找表，该查找表可用于识别潜在有缺陷的复合材料片。在其他方面，机器学习技术可用于检测和/或预测可能有缺陷的复合材料片。一旦数据库被验证为准确，则在铺设期间进行的测量可以用于通过建议操控未被正确执行来帮助技术人员。此信息还可用于培训新技术人员，并且还可用于定义编程机器人以执行铺设所需的必需运动。
IR标记器可以是能量上被动的和/或由硬塑料制成。压力传感器和接线方式应该用保持制造环境中的结构稳定性的方式安装。传感器可以被密封，使得它们相对不受复合制造环境的损坏。任何电池或其他控制电路可以安装在相对密封和/或隔离的外壳中，使得它们可以从物理手套上移除，以便可以根据需要清洁手套。
图1示出了图示根据本公开的一个方面的示例性制造监控***100的图示。制造监控***100包括制造工作空间102，技术人员104可在其中操作。在一些示例中，技术人员104可以佩戴配备有一个或多个传感器202和/或一个或多个运动捕捉标记器204的一个或多个手套200。在一些示例中，技术人员104可以使用工作空间102内的一个或多个工作台106。在一些示例中，技术人员104可以在工作空间102内使用配备有传感器202和/或运动捕捉标记器204的一个或多个模具400。在一些示例中，相机500可以指向工作空间102。相机500可以可操作地耦连到远程工作站600。远程工作站600可以被配置为从相机500接收方位和/或运动数据和/或从工作空间102内的手套200和/或模具400的传感器202接收力数据。
图2示出了可以根据本公开的一个方面使用的手套200的示例。在复合材料制造和/或其他类型的制造期间，技术人员104可以使用和/或佩戴一个或多个手套200。特别地，在复合材料制造过程的手动手工铺设部分期间，技术人员104可以使用和/或佩戴手套200。在一些示例中，手套200可以帮助最小化化学品和/或其他物质在人体皮肤和复合材料制造中使用的材料之间的转移，其类似于技术人员104在复合材料制造过程的手动手工铺设部分期间穿戴的传统手套。
每个手套200通常可包括多个指状部分(例如，尺寸和形状适于接收并符合人的手指的套管)、由前侧206(例如，手掌板)和后侧208(例如，后面板)形成的主手套主体214、以及袖口部分212。多个指状部分中的每一个可以在近端处附接到主手套主体214，其中多个指状部分中的每一个的远端闭合以定义指尖部分。多个指状部分可包括拇指部分210a、食指部分210b、中指部分210c、无名指部分210d和小指部分210e。
手套200可以由针织或缝制的织物制成。织物可包括，例如，玻璃纤维、长丝、超高分子量聚乙烯、尼龙、
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Figure BDA0002202329650000102
等或所述纤维和材料的任何混合物。在某些方面，手套200可以对穿着者是耐热的。例如，每个手套200可包括耐热衬里。
手套200可以进一步包括传感器202。在一些示例中，传感器202中的一些或全部可以是力传感器，其被配置为测量和/或检测在复合制造过程期间施加在手套200上的一个或多个物理和/或机械力。在一些示例中，传感器202中的一些或全部可以是压力传感器，其配置成在复合制造过程期间测量和/或检测手套200上的一个或多个物理和/或机械压力。例如，传感器202(例如，压力传感器)可以嵌入手套材料(例如，橡胶)中。在一些示例中，传感器202中的一些或全部可以是力敏电阻器，其被配置为具有在施加力和/或压力时改变的可变电阻，使得可以基于电阻和/或电阻变化测量和/或检测手套200上的力和/或压力。
在一些示例中，传感器202可以定位在手套200的手指尖端中和/或手指尖端上，和/或沿手套200的侧边缘定位。例如，一些传感器202可以在手套200的指状部分的末端附近定位在手套200的前侧206内和/或前侧206上。在一些示例中，一些传感器202可以定位在手套200的前侧206部分中和/或前侧206部分上，更靠近手套200的手指部分的中间区域。在一些示例中，传感器202也可以沿着手套200的食指和拇指之间的边缘定位。在一些示例中，传感器202可以沿着手套200的小拇指附近的侧边缘定位。在一些示例中，侧边缘上的传感器202可以跨越手套200的前侧206和后侧208边缘。在一些示例中，传感器也可以定位在手套200的手掌部分附近。这种放置可以确保传感器202检测由于手指操控物体(通常包括指尖操控)以及其他物体操控而施加在手套200上的力，所述其他物体操控(例如，抓握、推动、拉动、压平等)可能涉及边缘和/或手掌部分。在其他方面，例如，传感器可以嵌入手套200的一个或多个指节中。在一些示例中，一些或所有传感器202可以嵌入手套200的材料内。在一些示例中，一些或所有传感器202可以附接到手套200的内部或外部表面，例如通过粘合剂、钩环紧固件、缝合和/或其他合适的附接方法。
在一些示例中，手套200可以包括运动捕捉标记器204，其被配置为促进运动捕捉相机500的方位和/或运动捕捉。在一些示例中，标记器204可以是IR标记器204，其被配置为促进通过IR运动捕捉相机进行的方位和/或运动捕捉。标记器204可以是无源和/或有源标记器。例如，标记器204中的一些或全部可以是包括反射材料的无源标记器，该反射材料可以被运动捕捉相机500检测到。在这样的示例中，不需要电力来向标记器204提供能量。在一些示例中，标记器204中的一些或全部可以是有源标记器，例如发光二极管(LED)和/或其他电力设备。在这样的示例中，标记器204可以由电源302供电。在一些示例中，标记器204中的一些或全部可以是混合动力(即，有源-无源)标记器204，例如，移动和/或其他可变的反射材料。标记器204可以为相机500提供信标以在运动捕捉期间进行跟踪。
标记器204可以定位在手套200中和/或手套200上，使得它们可以被工作空间102中指向技术人员104的运动捕捉相机500看到。在一些示例中，标记器204中的一些或全部可以定位在手套200的后侧208内和/或后侧208上。在一些示例中，标记器204可以定位在手套200的一些或全部手指上。在一些示例中，标记器204可以定位在手套200的手掌的后侧208上。在一些示例中，标记器204可以定位在手套200的关节和/或指节部分附近。手套200可以进一步包括其他传感器，例如测量角度取向的惯性测量单元(IMU)(例如，9轴IMU)。在另一方面，可以使用脉冲磁场跟踪技术来确定全局方位。脉冲磁场跟踪技术可以无限制地训练方位和取向，从而消除了对传感器和发射器之间的清晰视线的需要。此外，脉冲磁场跟踪技术可以同时跟踪多个传感器而不会降低测量速率。
在一些示例中，手套200的传感器202和/或标记器204可以与配套装备300电连通，例如通过一条或多条线路、绳索、电缆、电线等。图3示出了传感器202和/或标记器204与配套装备300的连接。在一些示例中，一些或所有配套装备300可以安装在一个或多个相对密封和/或隔离的外壳中。在一些示例中，一些或所有配套装备300可以可拆卸地附连到手套200，使得它们可以从手套200移除以进行清洁。在一些示例中，一些或所有配套装备300可以放置在可以被佩戴和/或附连到技术人员的附件中(例如，工具带、背包、帽子或头盔、背心、袖子、臂章或腕带和/或一些其他可穿戴和/或可附连的附件)。
在一些示例中，配套装备300可以包括控制器306和/或电源302(例如，电池)，例如图3中所示。在一些示例中，配套装备300还可以包括用户界面(UI)装备304，诸如显示器、触摸屏界面、物理键盘和/或被配置为与外部设备(例如，硬盘驱动器、闪存等)接合的一个或多个输入/输出连接设备。在一些示例中，UI 304可以包括反馈设备，诸如触觉设备、显示设备和/或音频设备。在一些示例中，传感器202和/或标记器204可以(全部或部分地)由配套装备300供电和/或控制。在一些示例中，来自传感器202的数据(例如，力、压力和/或电阻测量)可以被传送到控制器306，以便处理和/或传输到远程工作站600。
在一些示例中，例如图3中所示，控制器306可以包括处理器308、存储器310、模数转换器312、收发器314、天线316、以及在需要时的其他***318。在一些示例中，处理器308可以可操作地耦连到存储器310和/或与存储器310集成。处理器308可以被配置为至少部分地基于存储在存储器中的和/或通过收发器314和/或外部设备接收的指令(例如，软件)来执行一个或多个操作。在一些示例中，模数转换器312可以被配置为将从传感器202接收的(模拟)信息转换成适合于由处理器308处理的(数字)形式。在一些示例中，传感器202可以被配置为将已经具有适于处理器308处理的形式的数据传递给控制器。在一些示例中，控制器306可以经由收发器314发送来自传感器202的模拟数据而不需要由转换器312转换数据。
控制器306可以包括与天线316耦连以传送数据的无线收发器314。例如，无线收发器314可以通过网络和/或无线信道与远程工作站600通信，以发送和/或接收与传感器202、标记器204和/或配套装备300有关的数据。在某些方面，无线收发器314可以被配置为使用一个或多个无线标准进行通信，诸如蓝牙(例如，工业、科学和医疗(ISM)频带中从2.4GHz到2.485GHz的短波长、超高频(UHF)无线电波)、近场通信(NFC)、Wi-Fi(例如，电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准)等。远程工作站600可以便于监测和/或控制传感器202、标记器204和/或配套装备300。
控制器306还可以包括其他期望的装置和/或***318。例如，控制器306可以设置有内部集成的或外部的发送换能器激励机构(例如脉冲发生器)以及接收换能器放大机构(例如接收器放大器)。在一些示例中，其他***318可以包括与下面描述的反馈机构有关的***。
在一些示例中，例如图4中所示，标记器204和/或传感器202也可以放置在制造过程中使用的模具400中和/或模具400上。在一些示例中，模具400上的标记器204可以是无源标记器204，使得不需要电源302。在一些示例中，标记器204可以是有源的或混合动力的，其中电源302和/或其他配套装备300与附接到模具400和/或工作台106或在制造过程期间使用的其他结构的模具400电连通。传感器202可以是先前讨论的任何传感器202。
图5示出了工作空间102，其中例如可以进行复合制造过程的手工铺设部分。工作空间102还可以包括运动捕捉环境。在一些示例中，工作台106(和/或桌子、平台等)定位在工作空间102内。虽然可以示出和/或讨论单个工作台106，但是在一些示例中，可以使用多个工作台106。技术人员104可以使用工作台来完成所有或一些复合制造过程。在一些示例中，标记器204可以固定到工作台106的各个部分，其中根据需要配套装备300被附连到标记器204和/或与标记器204电连通。在一些示例中，在工作空间102内工作的技术人员104可以佩戴一个或多个手套200，其中配套装备300在手套中/手套上和/或以其他方式附连到技术人员104。在一些示例中，技术人员104可以使用具有附接的标记器204和/或传感器202的一个或多个模具400，以完成复合材料制造过程。
在一些示例中，工作空间102可以被具有指向工作空间102的透镜的多个运动捕捉相机500围绕。运动捕捉相机500可以被配置为捕捉工作空间102内技术人员104、模具400和/或工作台106的方位和/或运动。在一些示例中，一些或所有运动捕捉相机500可以是IR运动捕捉相机。在一些示例中，一些或所有运动捕捉相机500可以是依赖于传统视觉感测的无标记器相机。虽然在图5的示例中，相机500被示出为围绕工作空间102，但是在一些示例中，相机500可以仅部分地围绕工作空间102，例如以半圆形形式和/或三角形形式围绕，其中相机500从工作空间102的所有侧面的覆盖少于完整的360度范围。在一些示例中，所有或一些相机500可以定位在支架上，如图5的示例中所示。在一些示例中，所有或一些相机500可以安装在工作空间102周围的墙壁、柱子、柱形物和/或天花板上，和/或围绕工作空间102安装在靠近墙壁和/或天花板的支柱、梁、飞机库、框架和/或其他结构上。
例如，相机500可以与远程工作站600和/或远程工作站600的通信设备602可操作地耦连，例如图1和图6中所示。相机500可以通过物理电缆、线路、绳索、电线等和/或通过无线通信信道连接到远程工作站600，如上所述。相机500可以以电信号的形式将运动和/或方位数据传送到远程工作站600。运动和/或方位数据可以基于工作空间102中的标记器204的方位和/或方位在一段时间内的变化。更具体地，相机500可以使用由标记器204发出和/或反射的光(和/或辐射)，以便于跟踪、检测和/或测量标记器204(和/或标记器204所附连的物体)的方位和/或一段时间内的方位变化。在一些示例中，相机500可以实时地将运动和/或方位数据发送到远程工作站600。在一些示例中，相机500可以与传输同时地和/或在传输之前将运动和/或方位数据记录在存储器中。不同的相机500可以记录和/或发送标记器204的方位和/或运动的不同视角。工作站600可以组合来自所有相机500的数据以生成工作空间102的三维模型、和/或技术人员104的方位和/或运动、手套200、工作台106、模具400和/或工作空间102内的工件。
工作站600还可以从附连到手套200、工作台106和/或模具400的传感器202接收信息。更具体地，远程工作站600(和/或与之通信)的通信设备602(如，收发器)可以通过无线通信信道接收来自配套装备300的控制器306的收发器314的信号传输。信号传输可以编码代表传感器202的测量值、读数和/或输出的数据。传感器202的测量值、读数和/或输出可以由配套装备300协调、促进和/或接收，配套装备300进而可以经由收发器314和/或通信设备602将数据发送到工作站600。
在一些示例中，工作站600可以接收来自多个工作空间102(例如，多个工作空间102内的传感器202和/或指向多个工作空间102的相机500)的数据。此外，当通常提到单个远程工作站600时，远程工作站600可以包括一个或多个实际计算机、服务器、膝上型计算机、台式机、平板电脑、存储体、数据库和/或其他设备，例如，在局域网、广域网和/或其他网络中。在一些示例中，远程工作站600可以包括核心604、数据处理引擎606、数据库608和/或分析引擎610。在一些示例中，核心604可以包括工作站600的中心功能，例如工作站600的操作***、中央处理和/或中央功能。核心604还可以协调和/或促进来自相机500、传感器202和/或配套装备300的数据摄取和/或输出。例如，核心604可以向相机500和/或传感器202发送指令(例如，通过配套装备300)，以便更好地促进和/或协调相机500和/或传感器202的操作。
在一些示例中，工作站600可以包括数据处理引擎606以处理来自传感器202和/或相机500的数据。在一些示例中，数据处理引擎606可以包括软件和/或硬件部件，该软件和/或硬件部件被配置为将从传感器202和/或相机500接收的原始数据转换成工作站600的其他程序和/或部分更容易使用和/或解析的信息。在一些示例中，数据处理引擎606可以使用已转换的数据和/或来自传感器202和/或相机500的原始数据，以生成基于来自传感器202和/或标记器204的数据在工作空间102内发生的手工铺设过程(和/或复合制造过程的其他部分)的一个或多个模型，所述传感器和/或标记器附接到手套200、模具400和/或工作台106。在一些示例中，数据处理引擎606可以将来自传感器202和/或相机500的原始数据和/或转换的数据存储在数据库608中。
在一些示例中，数据库608可以在工作站600的存储器中部分或全部实现。在一些示例中，数据库608可以在一个或多个远程和/或联网的工作站600的存储器中部分或全部实现。数据库608可以记录、保存、记载、保留和/或存储由工作站600从传感器202和/或相机500接收的实时数据、最近数据和/或历史数据。该数据可以是直接从传感器202和/或相机500接收的原始数据，和/或由处理引擎606处理的数据。在一些示例中，数据库还可以记录、保存、记载、保留和/或存储与手工铺设和/或复合制造过程有关的其他数据。在一些示例中，其他数据可以由操作员、技术人员和/或其他用户手动输入，和/或从其他传感器、相机、工作站、程序、***等获得。例如，与(完全或部分)完成的复合工件的质量有关的数据可以存储在数据库608中和/或与在复合制造过程中记录的传感器202和/或相机500数据相关联。此后，可以分析质量数据以确定复合制造过程期间的哪些(好的或坏的)动作可能导致复合工件的(好的或坏的)质量。在一些示例中，与速度、正时和/或效率有关的数据还可以通过在复合制造过程期间进行的传感器202和/或相机500读数被记录和/或关联。在一些示例中，数据库608可以在足够宽的时间范围(spectrum of time)内记录、保存、记载、保留和/或存储足够量的数据，以用于机器学习技术和/或长期分析，以便针对铺设和/或复合制造过程中的技术人员104、模具400、复合工件、工作台106等有效估计理想和/或“最佳实践”技术、动作、移动、方位和/或过程。
在一些示例中，工作站600可以包括分析引擎610。分析引擎610可以分析来自传感器202和/或相机500的数据，以生成统计分析、质量评估612和/或训练方案614。在一些示例中，由分析引擎610分析的数据可以是来自传感器202和/或相机的原始数据，来自数据处理引擎606的处理数据，来自数据库608的数据和/或其他可用数据。在一些示例中，分析引擎610可以生成(和/或辅助数据处理引擎606生成)复合工件、模具400、铺设过程和/或工作空间102内发生的复合制造过程的一个或多个模型。在一些示例中，分析引擎610可以基于模型分析来分析模型并生成统计分析、质量评估612和/或训练方案614。在一些示例中，分析引擎可以利用机器学习技术和/或长期分析来生成统计分析、质量评估612和/或训练方案614。例如，分析引擎610可以分析最近和/或历史模型、近期和/或历史传感器202和/或相机500数据、和/或其他数据以对铺设和/或复合制造过程期间技术人员104、模具400、复合工件、工作台106等估计不良、正常、理想和/或“最佳实践”技术、动作、移动、方位和/或过程。这些估计可用于评估最近和/或当前的铺设和/或复合制造过程。
在一些示例中，分析引擎610可以基于估计的不良、正常、理想和/或“最佳实践”铺设和/或复合制造过程与最近和/或当前铺设和/或复合制造过程之间的比较来生成评估612输出。比较可以允许分析引擎610评估最近和/或当前过程将产生高质量和/或低质量复合工件的可能性，和/或复合工件具有一个或多个缺陷的可能性。在一些示例中，基于当前铺设和/或复合制造过程与估计的不良、正常、理想和/或“最佳实践”铺设和/或复合制造过程的比较的分析，可以实时生成反馈。例如，手套200和/或配套装备可以包括触觉反馈设备(例如通过UI 304)，该触觉反馈设备被配置为当测量的操作出现在被评估为正常/或良好范围的操作之外时振动以警告技术人员。在一些示例中，可以通过配套装备的UI 304提供音频和/或视觉反馈，以警告技术人员对其操作质量进行评估。
在一些示例中，分析引擎可以基于与良好和/或高质量复合工件相关的传感器202和/或相机500数据(诸如某些模型的传感器202和/或相机500数据)的识别来生成训练方案614输出。在一些示例中，训练方案614输出的形式可以是书面指令和/或指南以便人类技术人员104考虑和/或遵循。在一些示例中，训练方案614输出可以是对技术人员104的反馈形式，如上所述。在一些示例中，训练方案614输出的形式可以是建议的规范和/或标准以用于自动铺设和/或复合制造***的设计和/或实施。在一些示例中，训练方案614输出的形式可以是实际计算机代码、指令、编译器、应用程序编程接口(API)和/或用于计算机代码、指令、编译器、应用程序编程接口(API)的设计和/或实施的建议规范和/或标准。
图7示出了根据本公开的方面的示例性操作方法700。在操作方法700的步骤702处，工作空间102中的技术人员104执行铺设过程和/或其他制造过程(例如，复合制造过程)。在一些示例中，技术人员104可以戴着装有标记器204和/或传感器202的手套200。在一些示例中，技术人员104可以使用模具400，标记器204和/或传感器202附接在该模具400上。在一些示例中，工作区域中的一个或多个工作台106也可以附接有标记器204。在步骤704期间，传感器202收集数据并将数据发送到远程工作站600，如上所述。相机500还收集与工作空间102中的活动有关的方位和/或运动数据，并将数据发送到远程工作站600。在步骤706期间，数据由工作站600的数据处理引擎606处理。在一些示例中，数据也可以由配套装备300的控制器306的转换器312完全和/或部分地处理(在步骤704和/或706中)。数据处理引擎606可以将原始和/或处理的数据存储在工作站600的数据库608中。数据处理引擎606可以基于传感器202和/或相机500数据生成一个或多个模型。模型还可以存储在数据库608中。在一些示例中，分析引擎610可以辅助或完全接管模型生成。在步骤708，数据分析引擎610分析原始和/或处理的传感器202和/或相机500数据。分析引擎610可以进一步分析存储在数据库608中的历史数据，以及当前和/或历史模型。在步骤710，分析引擎610可以生成统计分析，评估612和/或训练方案614输出。在一些示例中，评估612和/或训练方案614输出可以用于向技术人员104提供实时和/或稍后的时间反馈。在一些示例中，训练方案614可以用于训练新技术人员104和/或构建和/或训练自动化***以执行制造过程。
可以理解，本公开的各方面可以通过硬件、软件和/或其组合来实现。软件可以存储在非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质中，例如，可擦除或可重写的只读存储器(ROM)、存储器、例如，随机存取存储器(RAM)、存储器芯片、存储器设备或存储器集成电路(IC)、或光学或磁性可记录的非暂时性机器可读的，例如计算机可读的存储介质，例如，光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)、磁盘或磁带。
虽然已经参考某些实施方式描述了本方法和/或***，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且可以替换等同物而不脱离本方法的范围和/或***。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。例如，可以组合、划分、重新布置和/或以其他方式修改所公开示例的***、方框和/或其他部件。因此，本方法和/或***不限于所公开的特定实施方式。相反，本方法和/或***将包括(字面上和在等同原则下)落入所附权利要求范围内的所有实施方式。
本公开包括以下条款中描述的主题：
条款1.一种用于在过程期间监视用户的***，该***包括：
手套(200)，其尺寸和形状设计成在该过程中佩戴在使用者的手上；
力传感器(202)，其耦连到手套(200)并且配置成测量在该过程中施加在手套(200)上的力；
运动捕捉标记器(204)，其耦连到手套(200)并且被配置为提供信标以用于运动捕捉相机(500)在该过程期间进行跟踪；和
远程工作站(600)，其可操作地与力传感器(202)和运动捕捉相机(500)耦连，其中远程工作站(600)被配置为：
通过运动捕捉相机(500)跟踪用户在该过程中的运动，
通过处理器(308)处理来自力传感器(202)的力数据和来自运动捕捉相机(500)的运动数据，以及
执行力数据和方位数据的分析，并基于分析生成输出。
条款2.根据条款1所述的***，其中力传感器(202)是力敏电阻器。
条款3.根据以上任一条款所述的***，其中力传感器(202)包括多个力传感器(202)，所述多个力传感器(202)中的每一个定位在手套(200)的不同指尖处。
条款4.根据以上任一条款所述的***，其中运动捕捉标记器(204)包括定位在手套(200)的指节部分附近的多个运动捕捉标记器(204)。
条款5.根据以上任一条款所述的***，其中力传感器(202)与配套装备(300)通信。
条款6.根据条款5所述的***，其中所述配套装备(300)包括控制器、收发器和电源。
条款7.根据条款6所述的***，其中所述配套装备(300)被附接到所述手套(200)。
条款8.根据条款6所述的***，其中所述收发器被配置为将表示由力传感器(202)测量的力的数据发送到远程工作站(600)。
条款9.一种用于在过程期间经由配备有多个力传感器(202)和多个运动捕捉标记器(204)的手套(200)监视技术人员(104)的方法，该方法包括：
通过多个力传感器(202)测量在该过程中施加在手套(200)上的力；
通过一个或多个运动捕捉相机(500)跟踪技术人员(104)在该过程期间的运动，其中一个或多个运动捕捉相机(500)被配置为通过定位在手套(200)上的多个运动捕捉标记器(204)跟踪运动；
将由多个力传感器(202)测量的力数据和由运动捕捉相机(500)跟踪的运动数据传输到工作站(600)；
经由处理器(308)处理力数据和运动数据；
将力数据和运动数据存储在数据库(608)中；
进行数据分析；和
根据分析提供输出。
条款10.根据条款9所述的方法，其中所述处理包括基于力数据和运动数据生成模型并将模型存储在数据库(608)中。
条款11.根据条款9或条款10所述的方法，其中所述分析包括至少部分地基于存储在数据库(608)中的先前的力数据和运动数据来评估复合铺设制造质量。
条款12.根据条款10所述的方法，其中所述分析包括至少部分地基于存储在数据库(608)中的先前的模型来评估复合铺层制造质量。
条款13.根据条款9、条款10或条款11所述的方法，其中所述输出包括训练信息以训练机器人以使所述复合铺设制造的一个或多个部分自动化。
条款14.一种用于在过程期间监视用户的***，该***包括：
手套(200)，其具有力传感器(202)和运动捕捉标记器(204)，所述力传感器配置成在复合材料制造期间测量手套(200)上的力，所述运动捕捉标记器被配置为在复合制造期间为第一相机(500)提供信标以进行跟踪；
第一相机(500)，其被配置为根据运动捕捉标记器(204)的方位或方位变化来跟踪手套(200)的方位或方位变化；
发射器，其被配置为发送力数据，其中力数据表示由力传感器(202)测量的力；
接收器，其被配置为接收力数据；
数据库(608)，其配置为存储表示由力传感器(202)测量的力的力数据和表示由相机(500)跟踪的方位或方位变化的方位数据；和
分析引擎(610)，其被配置为执行力数据和方位数据的分析并基于该分析生成输出。
条款15.根据条款14所述的***，其中力传感器(202)是多个力传感器(202)中的一个，并且其中多个力传感器(202)中的每一个被定位在手套(200)的指尖处。
条款16.根据条款14或条款15所述的***，其中运动捕捉标记器(204)包括多个运动捕捉标记器(204)，其中每个运动捕捉标记器(204)是IR运动捕捉标记器(204)。
条款17.根据条款14至条款16中任一条款所述的***，其中运动捕捉标记器(204)被定位在手套(200)的指节部分附近。
条款18.根据条款14至条款17所述的***，其中第一相机(500)指向复合制造工作空间(102)，其中第一相机(500)被配置为跟踪运动捕捉标记器(204)在复合制造工作空间(102)中的方位。
条款19.根据条款14至条款18中任一条款的***，还包括第二相机(500)，其配置成使用计算机视觉方法跟踪用户在复合制造工作空间(102)中的方位。
条款20.根据条款14至条款19中任一条款所述的***，其中分析引擎(610)的输出包括对质量的评估。
在独立权利要求中定义本发明各个方面，各方面的可选特征在从属权利要求中定义。

Claims (13)

1.一种用于在过程期间监视用户的***，所述***包括：
手套(200)，其尺寸和形状设计成在所述过程中佩戴在所述用户的手上；
力传感器(202)，其耦连到所述手套(200)并且配置成测量在所述过程中施加在所述手套(200)上的力；
运动捕捉标记器(204)，其耦连到所述手套(200)并且被配置成为运动捕捉相机(500)提供信标以在所述过程期间进行跟踪；和
远程工作站(600)，其可操作地与所述力传感器(202)和所述运动捕捉相机(500)耦连，其中所述远程工作站(600)被配置为：
通过所述运动捕捉相机(500)跟踪所述用户在所述过程中的运动，
通过处理器(308)处理来自所述力传感器(202)的力数据和来自所述运动捕捉相机(500)的运动数据，以及
执行所述力数据和所述方位数据的分析，并基于所述分析生成输出。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述力传感器(202)是力敏电阻器。
3.根据上述权利要求中任一项所述的***，其中所述力传感器(202)包括多个力传感器(202)，所述多个力传感器(202)中的每一个定位在所述手套(200)的不同指尖处。
4.根据上述权利要求中任一项所述的***，其中所述运动捕捉标记器(204)包括位于所述手套(200)的指节部分附近的多个运动捕捉标记器(204)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的***，其中所述力传感器(202)与配套装备(300)通信。
6.根据权利要求5所述的***，其中所述配套装备(300)包括控制器、收发器和电源。
7.根据权利要求6所述的***，其中所述配套装备(300)附接到所述手套(200)。
8.根据权利要求6所述的***，其中所述收发器被配置为将表示由所述力传感器(202)测量的所述力的数据发送到所述远程工作站(600)。
9.一种用于在过程期间经由配备有多个力传感器(202)和多个运动捕捉标记器(204)的手套(200)监控技术人员(104)的方法，所述方法包括：
通过所述多个力传感器(202)测量在所述过程中施加在所述手套(200)上的力；
通过一个或多个运动捕捉相机(500)跟踪所述技术人员(104)在所述过程期间的运动，其中所述一个或多个运动捕捉相机(500)被配置为通过定位在所述手套(200)上的所述多个运动捕捉标记器(204)跟踪所述运动；
将由所述多个力传感器(202)测量的力数据和由所述运动捕捉相机(500)跟踪的运动数据传输到工作站(600)；
经由处理器(308)处理所述力数据和运动数据；
将所述力数据和运动数据存储在数据库(608)中；
进行所述数据的分析；和
根据所述分析提供输出。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述处理包括基于所述力数据和所述运动数据生成模型并将所述模型存储在所述数据库(608)中。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述分析包括至少部分地基于存储在所述数据库(608)中的先前的力数据和运动数据来评估复合铺设制造质量。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述分析包括至少部分地基于存储在所述数据库(608)中的先前的模型来评估复合铺设制造质量。
13.根据权利要求9、权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述输出包括训练信息以训练机器人以使所述复合铺设制造的一个或多个部分自动化。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020528633A (ja) * 2017-07-19 2020-09-24 プレクサス イマーシブ コープ 手装着インターフェース装置
US11883987B2 (en) 2018-07-10 2024-01-30 Desktop Metal, Inc. Systems and methods relating to 3D printing composite structures
JP7433642B2 (ja) 2020-04-23 2024-02-20 京都機械工具株式会社 トルク測定装置
CN111610859A (zh) * 2020-05-21 2020-09-01 业成科技（成都）有限公司 基于虚拟现实的手套和智能***
US20220044626A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 Georgia Tech Research Corporation Active motion capture marker apparatus and method for unmanned or remote vehicles or wearables
CN113538514B (zh) * 2021-07-14 2023-08-08 厦门大学 一种踝关节运动跟踪方法、***和存储介质
JP7450837B1 (ja) 2022-05-17 2024-03-15 三菱電機株式会社 固定状況判定システム、グローブ、情報処理装置、固定状況判定方法、および、固定状況判定プログラム

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6701296B1 (en) 1988-10-14 2004-03-02 James F. Kramer Strain-sensing goniometers, systems, and recognition algorithms
US5143505A (en) 1991-02-26 1992-09-01 Rutgers University Actuator system for providing force feedback to a dextrous master glove
US6128004A (en) 1996-03-29 2000-10-03 Fakespace, Inc. Virtual reality glove system with fabric conductors
US6049327A (en) 1997-04-23 2000-04-11 Modern Cartoons, Ltd System for data management based onhand gestures
US20020075232A1 (en) 1997-08-15 2002-06-20 Wolfgang Daum Data glove
US20010040550A1 (en) 1998-03-12 2001-11-15 Scott Vance Multiple pressure sensors per finger of glove for virtual full typing
US6771294B1 (en) * 1999-12-29 2004-08-03 Petri Pulli User interface
EP1285418A4 (en) 2000-04-12 2004-04-28 Ansell Healthcare Prod Inc COMMUNICATION GLOVE INCLUDING MICROCIRCUITS
JP4029675B2 (ja) * 2002-06-19 2008-01-09 セイコーエプソン株式会社 画像・触覚情報入力装置
US7643893B2 (en) 2006-07-24 2010-01-05 The Boeing Company Closed-loop feedback control using motion capture systems
US8622795B2 (en) * 2008-12-04 2014-01-07 Home Box Office, Inc. System and method for gathering and analyzing objective motion data
US20120025945A1 (en) 2010-07-27 2012-02-02 Cyberglove Systems, Llc Motion capture data glove
US8702516B2 (en) * 2010-08-26 2014-04-22 Blast Motion Inc. Motion event recognition system and method
EP2683265A4 (en) 2011-03-11 2015-04-15 Ansell Ltd GLOVE WITH SPRAYED COMPONENTS
US9510628B2 (en) * 2013-03-15 2016-12-06 Shelby Group International, Inc. Glove thermal protection system
US20160256082A1 (en) * 2013-10-21 2016-09-08 Apple Inc. Sensors and applications
US20170086519A1 (en) * 2014-05-15 2017-03-30 Sensoria, Inc. Gloves with sensors for monitoring and analysis of position, pressure and movement
US10423227B2 (en) * 2014-07-21 2019-09-24 Dexta Robotics Hand exoskeleton force feedback system
US20160038088A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-11 David Lari Systems and devices for measuring, capturing, and modifying partial and full body kinematics
US10055018B2 (en) * 2014-08-22 2018-08-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Glove interface object with thumb-index controller
DE102015017430B3 (de) * 2014-10-11 2023-08-10 Workaround Gmbh Arbeitskleidungseinheit, Handschuh, Sensormodul sowie bauliche Einheit
CN206006056U (zh) * 2015-08-27 2017-03-15 手持产品公司 具有测量、扫描以及显示能力的手套
US20170100632A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Arthur Borba Pedroso Castelo Branco Data collection glove
US9610476B1 (en) * 2016-05-02 2017-04-04 Bao Tran Smart sport device
US20170249561A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-31 GM Global Technology Operations LLC Robot learning via human-demonstration of tasks with force and position objectives
US10198711B2 (en) 2017-02-28 2019-02-05 Walmart Apollo, Llc Methods and systems for monitoring or tracking products in a retail shopping facility
EP3518075B1 (en) * 2018-01-24 2023-10-11 C.R.F. Società Consortile per Azioni Sensorized glove and corresponding method for ergonomic analysis of the hand, in particular a worker's hand
US11024195B2 (en) * 2018-04-10 2021-06-01 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Diagnostic and therapeutic system for manual therapy

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