CN204496431U - 上肢穿戴式动作捕捉设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及上肢三维运动捕捉技术领域，特别涉及一种上肢穿戴式动作捕捉设备。针对现有的上肢运动捕捉设备存在的手部排汗困难、穿戴舒适度较低、动作捕捉精度较低和成本较高等问题，本实用新型提供了一种上肢穿戴式动作捕捉设备。本实用新型包括手指姿态传感装置、手臂姿态传感装置、手腕姿态传感装置和设置在手背上的数据采集装置。数据采集装置中的数据采集模块通过排线与手指姿态传感装置、手臂姿态传感装置以及手腕姿态传感装置中的传感器模块相连。

Description

上肢穿戴式动作捕捉设备

技术领域

本发明涉及上肢三维运动捕捉技术领域，特别涉及一种上肢穿戴式动作捕捉设备。

背景技术

虚拟现实又称为虚拟环境，是由计算机实时运算生成的交互式仿真环境。操作者可以通过使用各种特殊设备将自己“投射”到这个环境中，与虚拟环境发生互动，实现特殊的目的。从本质上来说，虚拟现实是一种计算机用户交互界面，它通过提供给用户提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观自然的实时感知与交互手段，最大限度地方便用户的操作与丰富用户的体验。虚拟现实在军事、航空、医学、建筑、教育、娱乐等领域有着广泛的应用。

通过借助多样化的人机交互手段，可使操作者沉浸于虚拟环境中，获得与真实世界相似的体验，从而达到训练某种技能的目的。上肢的姿态与动作是在虚拟环境中进行人机交互最常用的输入媒介。使用者可以借助穿戴式动作捕捉设备得到其上肢的位置，姿势，以及动作信号，以此驱动虚拟环境中的角色或物体,并可对某一特定的姿态或动作加以定义与识别，作为虚拟环境中的命令输入手段.穿戴式动作捕捉设备是实现人机交互的关键设备，起着联系实际使用者和虚拟环境中虚拟人物、虚拟物体的作用。

CyberGlove是目前较为先进的手部三维运动捕捉设备，能够捕捉到手指、手掌及手臂的细腻动作。CyberGlove是一个布基的数据手套，穿戴后覆盖整个手部，使用者需要在手部干燥的前提下进行穿戴，使用者需要小心拉动数据手套的边缘以使五指均触到数据手套底部，使用者需要逐一调整数据手套上每一根手指以使五指均与数据手套贴合良好，无论穿戴过程还是使用过程均需小心保护数据手套上的传感器，避免损伤传感器。CyberGlove在使用过程中存在不易排汗的问题，较长时间使用时，手部汗液会污损手套，清洗十分困难。另外，CyberGlove售价较高，不适应大众普及。

P5 Glove是采用弯曲传感器和远程跟踪技术实现使用者与三维游戏及虚拟环境的实时互动。P5 Glove能够捕捉到厘米级的手指动作，但对于五指的张开和合拢动作缺乏捕捉能力。另外，P5 Glove不能实现对手臂的动作捕捉，并且P5 Glove的动作捕捉精度较低。

Shape Hand Plus可对手腕和手指的外展和内收、弯曲和伸直等动作进行捕捉。Shape Hand Plus的传感器并非固定在手套上，而是采用与手套连接的方式，从而可以适应不同手型的需要，这也使得Shape Hand Plus在左右两手上都可佩戴。因而，除非使用者需要同时捕捉双手动作，否则通只需使用一个Shape Hand Plus即可分别捕捉左右两只手的动作。Shape Hand Plus通过布基手套穿戴在使用者的手部，也存在不易排汗的问题，较长时间使用时，手部汗液会污损手套，清洗十分困难。

5dt数据手套能够捕捉使用者的手指弯曲位置和手指之间的夹角，但缺乏对手臂动作的捕捉能力。另外，5dt数据手套是合成弹力纤维材质的布基手套，也存在不易排汗的问题，较长时间使用时，手部汗液会污损手套，清洗十分困难。

Dexmo是采用外骨骼结构来进行手部动作捕捉的穿戴设备，将手部的弯曲动作通过一组连杆分解并且映射到旋转传感器上，并在外骨骼上设有力反馈组件。通过对外骨骼的正运动学建模完成手指的逆运动学分析，实现手部动作捕捉。外骨骼结构使Dexmo的外形较为笨拙，穿戴的舒适度较低。

Control Vr可以比较准确地追踪手臂或手指的细微动作，用以操控游戏人物和三维动画等虚拟物体，甚至是机器人、军事装备等实体设备。Control Vr的上肢动作捕捉设备包括设置传感器的布基手套、手臂传感器以及胸部传感器，它同样存在外形较为笨拙、穿戴舒适度较低和布基手套排汗困难的问题。

总体上看，现有的上肢三维运动捕捉设备存在的主要问题有：手部排汗困难、穿戴舒适度较低、动作捕捉精度较低和成本较高等问题。

实用新型内容

针对现有的上肢运动捕捉设备存在的手部排汗困难、穿戴舒适度较低、动作捕捉精度较低和成本较高等问题，本实用新型提供了一种上肢穿戴式动作捕捉设备。

本实用新型的技术方案为：

一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其包括手指姿态传感装置、手臂姿态传感装置、手腕姿态传感装置和设置在手背上的数据采集装置。

手指姿态传感装置由传感器外盒、穿置在传感器外盒上的弹性绑带以及设置在传感器外盒内的传感器模块组成。

手臂姿态传感装置的组成和结构与手指姿态传感装置一致。

手腕姿态传感装置包括手腕姿态传感器模块，手腕姿态传感器模块与手指姿态传感装置及手臂姿态传感装置中的传感器模块相同。

数据采集装置由数据采集器外盒、穿置在数据采集器外盒上的弹性绑带、设置在数据采集器外盒内的电池、设置在数据采集器外盒内的数据采集模块和设置在数据采集器外盒内并与数据采集模块相适配的数据传输模块组成。电池为数据采集模块、数据传输模块、手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置及手臂姿态传感装置中的传感器模块供电。

数据采集装置中的数据采集模块通过排线与手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置及手臂姿态传感装置中的传感器模块相连。

具体的，手指姿态传感装置或手臂姿态传感装置中的传感器外盒包括用于穿置弹性绑带的第一底座、设置在第一底座上用于安置传感器模块的第一中间层以及设置在第一中间层上用于安置排线端子的第一顶盖。第一中间层上设置有用于连接数据采集模块的插孔。第一顶盖上设置有第一排线端子安装孔。第一底座上设置有用于穿置弹性绑带的第一凹槽，第一底座与手指的接触面为与手指弧度相适配的弧面。

具体的，手指姿态传感装置或手臂姿态传感装置中的传感器外盒包括用于穿置弹性绑带的第二底座、设置在第二底座上用于安置连接传感器模块的排线端子的第二中间层以及设置在第二中间层上用于安置传感器模块的第二顶盖。第二中间层上设置有第二排线端子安装孔和用于排线连接的出线槽。第二顶盖上设置有用于连接数据采集模块的插孔。第二底座上设置有用于穿置弹性绑带的第二凹槽，第二底座与手指的接触面为与手指弧度相适配的弧面。

具体的，数据采集器外盒包括用于安置电池、数据采集模块和数据传输模块的第三底座以及设置在第三底座上的第三顶盖。第三底座上设置有用于穿置弹性绑带的绑带出线孔和用于排线连接的出线槽。第三底座与手背的接触面为与手背弧度相适配的弧面。

具体的，手腕姿态传感装置还包括固定设置在数据采集器外盒上用于安置手腕姿态传感器模块的第四底座和设置在第四底座上用于安置排线端子的第四顶盖。第四顶盖上设置有第四排线端子安装孔，第四底座上设置有用于连接数据采集模块的插孔。

具体的，手腕姿态传感装置还包括固定设置在数据采集器外盒上用于安置连接手腕姿态传感器模块的排线端子的第五底座和设置在第五底座上用于安置手腕姿态传感器模块的第五顶盖。第五底座上设置有第五排线端子安装孔和用于排线连接的出线槽，第五顶盖上设置有用于连接数据采集模块的插孔。

具体的，传感器外盒和数据采集器外盒使用导电材质制作,手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置及手臂姿态传感装置中的传感器模块均为MPU-6050型运动追踪器,数据采集装置中的数据采集模块为Atmega328型单片机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型建立了针对手指、手腕和手臂的姿态传感装置，通过数据采集模块采集并整合手指、手腕和手臂姿态传感器的姿态数据与动作信号，最后通过数据传输模块将上肢（包括手指、手腕和手臂）的姿态数据与动作信号传输至上位机进行运算和分析，实现了针对上肢的动作捕捉。通过可导电的传感器外盒之间的相互碰触，使手指，手掌，手臂之间组成接触开关对。本实用新型使用弹性绑带进行设备的穿戴和固定，解决了手部排汗问题，并且用户可自行调整弹性绑带的松紧,使穿戴较为舒适，适合长时间连续使用。本实用新型安装便捷,用户可自行安装与拆卸.用户可通过数据采集模块电路对电池进行充电,也可直接更换电池,可根据应用场合对本实用新型中用于捕捉姿态数据与动作信号的传感器模块进行选型，以满足高精度动作捕捉应用领域的要求。本实用新型的主要电子部件，如传感器模块、数据采集模块和数据传输模块均可采用现有的成熟IC芯片，成本较低。本实用新型的主要机械部件，如传感器外盒和数据采集器外盒均可开模制造，制作成本能够大幅降低。

附图说明

图1为本实用新型整体使用状态示意图。

图2为本实用新型手部使用状态示意图。

图3为实施例1中传感器外盒的***结构示意图。

图4为实施例1中传感器外盒另一视角的***结构示意图。

图5为实施例1中采集器外盒的***结构示意图。

图6为实施例2中传感器外盒的***结构示意图。

图7为实施例2中传感器外盒另一视角的***结构示意图。

图8为实施例2中采集器外盒的***结构示意图。

其中，1手指姿态传感装置，2手臂姿态传感装置,3数据采集装置，4弹性绑带，5传感器模块，6排线，7第一底座，7-1第一凹槽，7-2第一卡槽，7-3第一防滑凸槽，8第一中间层，8-1第一卡勾，8-2第二卡槽，8-3插孔，9第一顶盖，9-1第一排线端子安装孔，9-2第二卡勾，10排线端子，11第二底座，11-1第二凹槽，11-2第三卡槽，11-3第二防滑凸槽，12第二中间层，12-1第二排线端子安装孔，12-2第二出线槽，12-3第三卡勾，12-4第四卡槽，13第二顶盖，13-1第四卡勾，13-2插孔，14第三底座，14-1绑带出线孔，14-2第三出线槽，14-3第五卡槽，14-4充电孔，15第三顶盖，15-1第五卡勾，15-2出线孔，15-3开关安装孔，16第四底座，16-1第六卡槽，16-2插孔，17第四顶盖，17-1第四排线端子安装孔，17-2第六卡勾，18第五底座，18-1第五排线端子安装孔，18-2第七卡槽，18-3第五出线槽，19第五顶盖，19-1第七卡勾，19-2插孔，20手腕姿态传感装置。

具体实施方式

实施例1

参照图1-5，实施例1的上肢穿戴式动作捕捉设备包括手指姿态传感装置1、手臂姿态传感装置2、手腕姿态传感装置20和设置在手背上的数据采集装置3。手指姿态传感装置1由传感器外盒、穿置在传感器外盒上的弹性绑带4以及设置在传感器外盒内的传感器模块5组成。手臂姿态传感装置2的组成和结构与手指姿态传感装置1一致。数据采集装置3由数据采集器外盒、穿置在数据采集器外盒上的弹性绑带4、设置在数据采集器外盒内的电池、设置在数据采集器外盒内的数据采集模块以及设置在数据采集器外盒内并与数据采集模块相适配的数据传输模块组成。手腕姿态传感装置20中的手腕姿态传感器模块与手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块相同。电池为数据采集模块、数据传输模块、手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5供电，数据采集模块上接有开关按键与可充电电池。数据采集装置3中的数据采集模块通过排线6与手腕姿态传感装置20、手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5相连。

如图3-4所示，实施例1中传感器外盒包括用于穿置弹性绑带4的第一底座7、设置在第一底座7上用于安置传感器模块5的第一中间层8以及设置在第一中间层8上用于安置排线端子10的第一顶盖9。第一底座7的顶部设置有用于穿置弹性绑带4的第一凹槽7-1，第一凹槽7-1上设置有防止弹性绑带4脱落的第一防滑凸槽7-3，第一底座7与手指或手臂的接触面为与手指或手臂弧度相适配的弧面,并且该弧面上可以固定设置弹性软垫，以提高设备的穿戴舒适度。第一底座7的前后端面上分别对称设置有两个第一卡槽7-2。第一底座7的前端面指设备穿戴后，第一底座7上靠近指尖的端面。第一底座7的后端面指设备穿戴后，第一底座7上靠近手腕的端面。第一中间层8上设置有用于连接数据采集模块的插孔8-3。第一中间层8的底部设置有四个与第一卡槽7-2相适配的第一卡勾8-1。第一中间层8左右端面的顶部分别对称设置有两个第二卡槽8-2。以设备穿戴后由传感器外盒指向指尖的方向为正方向，第一中间层8的左右端面指该正方向为基准的左右端面。第一顶盖9的顶部中央设置有第一排线端子安装孔9-1。第一顶盖9底部设置有有四个与第二卡槽8-2相适配的第二卡勾9-2。

如图5所示，实施例1中采集器外盒包括用于安置电池、数据采集模块和数据传输模块的第三底座14以及设置在第三底座14上的第三顶盖15。第三底座14的左右端面上各设置有两组对称的用于穿置弹性绑带4的绑带出线孔14-1，其左右端面的中间位置各设置有一个第五卡槽14-3。以设备穿戴后由采集器外盒指向中指的方向为正方向，第三底座14的左右端面指该正方向为基准的左右端面。第三底座14所有端面的顶部各设置有一个第三出线槽14-2，用于各手指与手臂姿态传感器模块与数据采集模块之间的排线连接。第三底座14设置有充电孔14-4，充电孔14-4为用于连接电源插头与数据采集模块的充电插口。第三底座14与手背的接触面为与手背弧度相适配的弧面，并且该弧面上可以固定设置弹性软垫，以提高设备的穿戴舒适度。第三顶盖15底部设置有两个与第五卡槽14-3相适配的第五卡勾15-1。第三顶盖15上还设置有出线孔15-2和开关安装孔15-3。出线孔15-2用于手腕姿态传感器模块与数据采集模块之间的排线连接。

实施例1中，第三顶盖15上方还固定设置有手腕姿态传感装置20,见图5。手腕姿态传感装置20由固定设置在数据采集器外盒上用于安置手腕姿态传感器模块的第四底座16和设置在第四底座16上用于安置排线端子的第四顶盖17组成。第四底座16上设置有用于连接数据采集模块的插孔16-2。第四底座16左右端面上分别对称设置有两个第六卡槽16-1。第四顶盖17顶部中央位置设置有第四排线端子安装孔17-1，第四顶盖17左右端面上分别设置有两个与第六卡槽16-1相适配的第六卡勾17-2。

实施例1中，手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5均为MPU-6050型运动追踪器（Motion Tracking device）；数据采集装置3中的数据采集模块为Atmega328型单片机。各个传感器模块均通过排线与数据采集模块相连，采用I2C总线协议进行通信。MPU-6050型运动追踪器内部仅有两个I2C总线地址，当其ad0引脚输入逻辑高电平信号时，其I2C总线地址为0x69；当其ad0引脚输入逻辑低电平信号时，其I2C总线地址为0x68。将Atmega328型单片机的数字或模拟输出通道一对一地连接在各个MPU-6050型运动追踪器的ad0引脚，通过控制Atmega328型单片机的数字或模拟输出通道的输出电平，能够实现在某一MPU-6050型运动追踪器的数据采集周期内，Atmega328型单片机仅对该MPU-6050型运动追踪器输出逻辑高或逻辑低电平，对其余MPU-6050型运动追踪器均输出相反电平。通过以上通信控制方法，扩展了MPU-6050型运动追踪器的I2C总线地址，实现了Atmega328型单片机对多个MPU-6050型运动追踪器的数据采集。

实施例1的穿戴方式见图1-2，每根手指上穿戴两个手指姿态传感装置1，每支手臂上穿戴两个手臂姿态传感装置2，手背上穿戴一个数据采集装置3。食指、中指、无名指和小指上的两个手指姿态传感装置1的穿戴位置一致，即第一指间关节与第二指间关节之间穿戴一个手指动作传感装置1，用于直接捕捉第二指间关节的动作并间接捕捉第一指间关节的动作（正常情况下食指、中指、无名指和小指上的第一指间关节不能独立动作，通过第二指间关节的动作能够重建出第一指间关节的动作）；第二指间关节与掌指关节之间穿戴一个手指动作传感装置1，用于捕捉掌指关节的动作。拇指上的两个手指动作传感装置1分别穿戴在拇指第一指间关节的前后位置，分别用于捕捉拇指第一指间关节和拇指掌指关节的动作。手臂上的两个手臂动作传感装置2分别穿戴在前臂和上臂的中间位置，分别用于捕捉肘关节和肩关节的动作。穿戴在手背上的数据采集装置3上设置有手腕姿态传感装置20，用于捕捉腕关节的动作。手指姿态传感装置1或手臂姿态传感装置2与穿置在其上的弹性绑带4构成一个封闭圆环，手指或手臂穿戴在该封闭圆环内，高弹性的弹性绑带4能够使手指姿态传感装置1或手臂姿态传感装置2较为紧密地贴合在手指或手臂上，且使用者可根据自身手指或手臂的粗细自行调整弹性绑带4构成的封闭圆环的大小,可保证穿戴较为舒适。数据采集装置3上穿置有两条交叉的弹性绑带4，如图1所示，两条交叉布置的弹性绑带4能够使数据采集装置3更为牢固地安置在手背上。

实施例2

参照图1-2和图6-8，实施例2的上肢穿戴式动作捕捉设备包括手指姿态传感装置1、手臂姿态传感装置2、手腕姿态传感装置20和设置在手背上的数据采集装置3。手指姿态传感装置1由传感器外盒、穿置在传感器外盒上的弹性绑带4以及设置在传感器外盒内的传感器模块5组成。手臂姿态传感装置2的组成和结构与手指姿态传感装置1一致。数据采集装置3由数据采集器外盒、穿置在数据采集器外盒上的弹性绑带4、设置在数据采集器外盒内的电池、设置在数据采集器外盒内的数据采集模块以及设置在数据采集器外盒内并与数据采集模块相适配的数据传输模块组成。手腕姿态传感装置20中的手腕姿态传感器模块与手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块相同。电池为数据采集模块、数据传输模块、手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5供电，数据采集模块上接有开关按键与可充电电池。数据采集装置3中的数据采集模块通过排线6与手腕姿态传感器模块、手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5相连。

如图6-7所示，实施例2中传感器外盒包括用于穿置弹性绑带4的第二底座11、设置在二底座11上用于安置排线端子10的第二中间层12以及设置在第二中间层12上用于安置传感器模块5的第二顶盖13。第二底座11的顶部设置有用于穿置弹性绑带4的第二凹槽11-1，第二凹槽11-1上设置有防止弹性绑带4脱落的第二防滑凸槽11-3，第二底座11与手指或手臂的接触面为与手指或手臂弧度相适配的弧面,并且该弧面上可以固定设置弹性软垫，以提高设备的穿戴舒适度。第二底座11的前后端面上分别对称设置有两个第三卡槽11-2。第二底座11的前端面指设备穿戴后，第二底座11上靠近指尖的端面。第二底座11的后端面指设备穿戴后，第二底座11上靠近手腕的端面。第二中间层12上设置有用于安装排线端子10的第二排线端子安装孔12-1。第二中间层12的底部设置有四个与第三卡槽11-2相适配的第三卡勾12-3。第二中间层12左右端面的顶部分别对称设置有两个第四卡槽12-4。第二中间层12前后端面的顶部分别对称设置有一个第二出线槽12-2。以设备穿戴后由传感器外盒指向指尖的方向为正方向，第二中间层12的左右端面指该正方向为基准的左右端面。第二顶盖13底部设置有四个与第四卡槽12-4相适配的第四卡勾13-1。第二顶盖13上还设置有用于连接数据采集模块的插孔13-2。

如图8所示，实施例2中采集器外盒包括用于安置电池、数据采集模块和数据传输模块的第三底座14以及设置在第三底座14上的第三顶盖15。第三底座14的左右端面上各设置有两组对称的用于穿置弹性绑带4的绑带出线孔14-1，其左右端面的中间位置各设置有一个第五卡槽14-3。以设备穿戴后由采集器外盒指向中指的方向为正方向，第三底座14的左右端面指该正方向为基准的左右端面。第三底座14所有端面的顶部各设置有一个第三出线槽14-2，用于各手指与手臂姿态传感器模块与数据采集模块之间的排线连接。第三底座14设置有充电孔14-4，充电孔14-4为用于连接电源插头与数据采集模块的充电插口。第三底座14与手背的接触面为与手背弧度相适配的弧面，并且该弧面上可以固定设置弹性软垫，以提高设备的穿戴舒适度。第三顶盖15底部设置有两个与第五卡槽14-3相适配的第五卡勾15-1。第三顶盖15上还设置有出线孔15-2和开关安装孔15-3。出线孔15-2用于手腕姿态传感器模块与数据采集模块之间的排线连接。

实施例2中，第三顶盖15上方还固定设置有手腕姿态传感装置20，见图8。手腕姿态传感装置20由固定设置在数据采集器外盒上用于安置排线端子的第五底座18和设置在第五底座18上用于安置手腕姿态传感器模块的第五顶盖19组成。第五顶盖19上设置有用于连接数据采集模块的插孔19-2。第五底座18上设置有用于安装排线端子的第五排线端子安装孔18-1与用于排线连接的第五出线槽18-3。第五底座18左右端面上分别对称设置有两个第七卡槽18-2。第五顶盖19底部左右端面上分别设置有两个与第七卡槽18-2相适配的第七卡勾19-1。

实施例2中，手腕姿态传感器模块、手指姿态传感装置1及手臂姿态传感装置2中的传感器模块5均为MPU-6050型运动追踪器（Motion Tracking device）；数据采集装置3中的数据采集模块为Atmega328型单片机。各个MPU-6050型运动追踪器与Atmega328型单片机的通信方法与实施例1一致。

实施例2的上肢穿戴式动作捕捉设备的穿戴方式与实施例1一致。

实施例1与实施例2中，传感器外盒均使用导电材质制成。通过插孔19-2、13-2、16-2或8-3，使用排线将某一传感器外盒接Atmega328型单片机的VCC端，其余传感器外盒通过排线接Atmega328型单片机的模拟信号输入端。将与Atmega328型单片机的VCC端相连的传感器外盒碰触其余与Atmega328型单片机的模拟信号输入端相连的传感器外盒，使相碰触的一组传感器外盒构成了一对接触开关。检测Atmega328型单片机上模拟信号输入端的电平变化,可将其作为一种姿态传感器数据以外的扩展输入信号,以执行特定动作。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于其包括手指姿态传感装置（1）、手臂姿态传感装置（2）、手腕姿态传感装置(20)以及设置在手背上的数据采集装置（3）；

所述手指姿态传感装置（1）由传感器外盒、穿置在所述传感器外盒上的弹性绑带（4）以及设置在所述传感器外盒内的传感器模块（5）组成；

所述手臂姿态传感装置（2）的组成和结构与所述手指姿态传感装置（1）一致；

所述手腕姿态传感装置(20)包括手腕姿态传感器模块，所述手腕姿态传感器模块与手指姿态传感装置（1）及手臂姿态传感装置（2）中的传感器模块（5）相同；

所述数据采集装置（3）由数据采集器外盒、穿置在所述数据采集器外盒上的弹性绑带（4）、设置在所述数据采集器外盒内的电池、设置在所述数据采集器外盒内的数据采集模块以及设置在数据采集器外盒内并与所述数据采集模块相适配的数据传输模块组成；所述电池为数据采集模块、手腕姿态传感器模块、数据传输模块和手指姿态传感装置（1）及手臂姿态传感装置（2）中的传感器模块（5）供电；

所述数据采集装置（3）中的数据采集模块通过排线（6）与所述手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置（1）及手臂姿态传感装置（2）中的传感器模块（5）相连。

2.根据权利要求1所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述传感器外盒包括用于穿置弹性绑带的第一底座（7）、设置在第一底座（7）上用于安置传感器模块（5）的第一中间层（8）以及设置在第一中间层（8）上用于安置排线端子（10）的第一顶盖（9）；所述第一中间层（8）上设置有用于连接数据采集模块的插孔（8-3）；所述第一顶盖（9）上设置有第一排线端子安装孔（9-1）；所述第一底座（7）上设置有用于穿置弹性绑带（4）的第一凹槽（7-1）；所述第一底座（7）与手指的接触面为与手指弧度相适配的弧面。

3.根据权利要求1所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述传感器外盒包括用于穿置弹性绑带的第二底座（11）、设置在第二底座（11）上用于安置排线端子（10）的第二中间层（12）以及设置在第二中间层（12）上用于安置传感器模块（5）的第二顶盖（13）；所述第二中间层（12）上设置有第二排线端子安装孔（12-1）和用于排线连接的第二出线槽（12-2）；所述第二顶盖（13）上设置有用于连接数据采集模块的插孔（13-2）；所述第二底座（11）上设置有用于穿置弹性绑带（4）的第二凹槽（11-1）；所述第二底座（11）与手指的接触面为与手指弧度相适配的弧面。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述数据采集器外盒包括用于安置电池、数据采集模块和数据传输模块的第三底座（14）以及设置在第三底座（14）上的第三顶盖（15）；所述第三底座（14）上设置有用于穿置弹性绑带（4）的绑带出线孔（14-1）和用于排线连接的第三出线槽（14-2）；所述第三底座（14）与手背的接触面为与手背弧度相适配的弧面。

5.根据权利要求4所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述手腕姿态传感装置还包括固定设置在数据采集器外盒上用于安置手腕姿态传感器模块的第四底座（16）和设置在第四底座（16）上用于安置排线端子的第四顶盖（17）；所述第四顶盖（17）上设置有第四排线端子安装孔（17-1），所述第四底座（16）上设置有用于连接数据采集模块的插孔（16-2）。

6.根据权利要求4所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述手腕姿态传感装置还包括固定设置在数据采集器外盒上用于安置排线端子的第五底座（18）和设置在第五底座（18）上用于安置手腕姿态传感器模块的第五顶盖（19）；所述第五底座（18）上设置有第五排线端子安装孔（18-1）和用于排线连接的第五出线槽(18-3)，所述第五顶盖（19）上设置有用于连接数据采集模块的插孔（19-2）。

7.根据权利要求1所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述传感器外盒和数据采集器外盒使用导电材质制作，任意一个所述传感器外盒接数据采集模块的VCC端，其余传感器外盒分别接数据采集模块的不同模拟信号输入端。

8.根据权利要求1所述的一种上肢穿戴式动作捕捉设备，其特征在于所述手腕姿态传感器模块和手指姿态传感装置（1）及手臂姿态传感装置（2）中的传感器模块（5）均为MPU-6050型运动追踪器；所述数据采集装置（3）中的数据采集模块为Atmega328型单片机。