CN113625875A - 一种可同时反馈的综合性***手套 - Google Patents
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Abstract
一种可同时反馈的综合性VR***手套，该手套包括戴在手上的半指手套主体、设于半指手套主体手背部表面的手部姿态采集***、套在每根手指尖的外骨骼阻力***、和设于半指手套主体与外骨骼阻力***上的温度/触感反馈***。半指手套中每只手指套均不覆盖指尖，每根手指由指尖露出到第一关节处。
Description
技术领域
本发明属于人机交互技术领域，涉及一种可同时实现温度、触感、阻力反馈的综合性VR***手套。
背景技术
虚拟现实手套，亦称“数据手套”，是虚拟仿真中最常用的交互工具。
虚拟现实手套上一般都设有多种运动传感器，这些运动传感器由柔性电路板、运动量敏感元件、弹性封装材料等元件组成，运动传感器会通过导线连接至信号处理电路；而在柔性电路板上设有至少两根导线，并以敏感材料包覆于柔性电路板大部，再在敏感材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，用导线与外电路连接。虚拟现实手套可以把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，同时能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实***。
现有的虚拟现实手套品牌较多，诸如Haptx、Glovenone、5DT Data Glove UltraSeries、Power_Claw等，但除了一部分出类拔萃的新型产品外，大部分虚拟现实手套的触感反馈都是基于震动马达去实现的，该种触感产生方式虽然是最简单、最经济的，但也会存在震动干涉、反馈精度不佳等问题。而市面上的虚拟现实手套并未如预期发展得那么完善，大多数虚拟现实手套只能做到感知人手部动作，并未能完全反馈出虚拟世界中物品的触感、温度和阻力等。
发明内容
发明目的
本发明针对市面上已有的虚拟现实手套并未如预期发展得那么完善，大多数虚拟现实手套只能做到感知人手部动作，并不能完全反馈出虚拟世界中物品的触感、温度和阻力等问题。
技术方案
一种可同时反馈的综合性VR***手套，该手套包括戴在手上的半指手套主体、设于半指手套主体手背部表面的手部姿态采集***、套在每根手指尖的外骨骼阻力***、和设于半指手套主体与外骨骼阻力***上的温度/触感反馈***。
所述半指手套中每只手指套均不覆盖指尖，每根手指由指尖露出到第一关节处。
所述手部姿态采集***包括弯曲度传感器、拉伸传感器和六轴传感器，每根手指的弯曲关节上覆盖有弯曲度传感器均与六轴传感器相连，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体的表面；相邻两根手指根部的指缝处设有拉伸传感器，每个拉伸传感器分别连接六轴传感器，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体的表面；在半指手套主体背部中间处设有尼龙制传感器收纳盒，该尼龙制传感器收纳盒能够收纳六轴传感器；半指手套主体的手腕处还设有手套松紧魔术贴。
所述弯曲度传感器通过一定的编织工艺，按顺序固定于半指手套主体的对应于手指关节处，设于半指手套主体的指套末端的弯曲度传感器为一部分贴覆于指套末端，另一部分露出于指套末端。
所述外骨骼阻力***的上表面贴近指甲处设有外骨骼顶端限位器，外骨骼阻力***下表面的顶端设有弹力棉套，弹力棉套的位于手指两个侧面设有多个温度/触感反馈***。
所述外骨骼顶端限位器通过啮齿状皮带连接外骨骼尾端主体，外骨骼尾端主体的侧面设有皮带限位器，外骨骼尾端主体的一端通过钢索一连接外骨骼顶端限位器，外骨骼尾端主体的另一端通过钢索一连接钢索收放马达一，外骨骼尾端主体在钢索收放马达一的连接端面上通过钢索二连接钢索收放马达二。
在外骨骼尾部主体的导线槽内增加一弹簧机构。
温度/触感反馈***的一端为中介液囊，中介液囊有两个分支分别为进液管路和出液管路，进液管路中设有进液单向阀，出液管路中设有出液单向阀，进液管路和出液管路都连接双路可控电磁阀，双路可控电磁阀沿进液管路的一侧连接有中介液收纳袋的一端，中介液收纳袋的外壁设有贴片式测温电阻，中介液收纳袋内设有电热丝，中介液收纳袋的外周设有半导体制冷片，中介液收纳袋的另一端连接有小型泵的一端，小型泵的另一端连接有中介液预处理收纳袋的一端，中介液预处理收纳袋的两侧设有散热器，中介液预处理收纳袋的另一端连接双路可控电磁阀的沿出液管路的一侧。
所述中介液囊采用新型柔性材料，进液管路和出液管路的内壁采用疏水性材料。
优点及效果
经过详细研究后，本发明提出一套可行性高、成本低、易于控制的综合性VR***手套，期望利用现有的硬件条件，以实现一种在采集用户手部姿态数据的同时，又能借助高性能运算单元(单片机+台式计算机)的高速算力，对采集到的用户手部姿态数据进行实时处理，并以这些信息为基础，用以控制相应反馈***从而实现温度、触感、阻力三种主要物理量的反馈的VR***手套。本综合性VR***手套的特点，就是在通过合理设计，使各个部件产生有机结合的前提下，加以本发明的温度/触感反馈单元，使本装置在感知用户手部运动的同时，能够全方位地去反应虚拟现实环境中的物理量，达到给予用户实时的沉浸式虚拟现实体验、令用户身临处境般的去感受虚拟世界的物体之目的。
本发明的综合性VR***手套采用模块化设计，可利用现有技术去实现，可行性以及实用性都非常高。手套的主控芯片推荐使用国产的GD32F450单片机，该芯片出货量极大、易于采购，而且该芯片的优异设计能够在保障计算性能以及数据采集精度的同时，又可以有效地降低成本。手套内部搭载有大量标准化传感器，可实现高精度的手部姿态数据采集、并能借助通用总线(如RS485)进行大容量数据传输。另外本手套还搭载了本发明的温度/触感反馈单元，单个手套搭载了48个温度/触感反馈单元能够全方位地实现虚拟现实软件中物理量的反馈。使得该手套可同时实现温度、触感、阻力反馈，给用户以真正的沉浸式虚拟现实体验。由于采用的均为标准化部件，本***与上位机兼容性极好，兼容性问题较小。另外，本手套还采用了人体工学设计，一是能通过调节手套装置的长度，以达到适应不同用户、不同手部长度之目的；二是通过机械优化设计，从而降低用户在使用中的疲劳程度，大大提升了效率。该综合性VR***手套的通用性体现在其除了可以被应用于游戏领域，还可以加装小部分拓展模块后，直接用于安全训练、康复训练，从而满足不同群体用户的需求。因此，本手套的用途广泛。
附图说明
图1为本发明的半指手套主体的结构示意图；
图2为本发明的半指手套主体的尼龙制传感器收纳盒打开后的示意图；
图3为本发明的半指手套主体上弯曲度传感器、拉伸传感器、六轴传感器的位置分布示意图；
图4为本发明的外骨骼阻力***的各组成构件的分解示意图；
图5为本发明的外骨骼顶端限位器孔的位置示意图；
图6为本发明的外骨骼尾端主体钢索安装孔的位置示意图；
图7为本发明的啮齿状皮带的结构示意图；
图8为本发明的外骨骼阻力***正常状态下的示意图；
图9为本发明的外骨骼阻力***缩短状态下的示意图；
图10为本发明的外骨骼阻力***正常弯曲状态下的示意图；
图11为本发明的外骨骼阻力***处于工作状态下的示意图；
图12为本发明的外骨骼阻力***组装于半指手套上的示意图；
图13为本发明的温度/触感反馈单元的示意图；
图14为本发明的外骨骼阻力***的弹力棉套上温度/触感反馈单元的分布图；
图15为本发明的半指手套主体及外骨骼顶端限位器上温度/触感反馈单元分布的示意图；
图16为本发明的整体***流程图。
附图标记：1.半指手套主体，2.温度/触感反馈***，3.外骨骼阻力***，101.第一弯曲度传感器，102.第二弯曲度传感器，103.第三弯曲度传感器，104.第四弯曲度传感器，105.第五弯曲度传感器，106.第六弯曲度传感器，107.第七弯曲度传感器，108.第八弯曲度传感器，109.第九弯曲度传感器，110.第一拉伸传感器，111.第二拉伸传感器，112.第三拉伸传感器，113.第四拉伸传感器，114.六轴传感器，120.尼龙制传感器收纳盒，121.尼龙制传感器收纳盒盒盖，201.拇指套温度/触感反馈单元一，202.拇指套温度/触感反馈单元二，203.拇指顶棉套温度/触感反馈单元一，204.拇指顶棉套温度/触感反馈单元二，205.拇指顶棉套温度/触感反馈单元三，206.拇指顶棉套温度/触感反馈单元四，207.拇指顶棉顶棉套温度/触感反馈单元五，208.拇指顶棉套温度/触感反馈单元六，209.食指套温度/触感反馈单元一，210.食指套温度/触感反馈单元二，211.食指套温度/触感反馈单元三，212.食指套温度/触感反馈单元四，213.食指顶棉套温度/触感反馈单元一，214.食指顶棉套温度/触感反馈单元二，215.食指顶棉套温度/触感反馈单元三，216.食指顶棉套温度/触感反馈单元四，217.食指顶棉套温度/触感反馈单元五，218.食指顶棉套温度/触感反馈单元六，219.中指套温度/触感反馈单元一，220.中指套温度/触感反馈单元二，221.中指套温度/触感反馈单元三，222.中指套温度/触感反馈单元四，223.中指顶棉套温度/触感反馈单元一，224.中指顶棉套温度/触感反馈单元二，225.中指顶棉套温度/触感反馈单元三，226.中指顶棉套温度/触感反馈单元四，227.中指顶棉套温度/触感反馈单元五，228.中指顶棉套温度/触感反馈单元六，229.无名指套温度/触感反馈单元一，230.无名指套温度/触感反馈单元二，231.无名指套温度/触感反馈单元三，232.无名指套温度/触感反馈单元四，233.无名指顶棉套温度/触感反馈单元一，234.无名指顶棉套温度/触感反馈单元二，235.无名指顶棉套温度/触感反馈单元三，236.无名指顶棉套温度/触感反馈单元四，237.无名指顶棉套温度/触感反馈单元五，238.无名指顶棉套温度/触感反馈单元六，239.小指套温度/触感反馈单元一，240.小指套温度/触感反馈单元二，241.小指套温度/触感反馈单元三，242.小指套温度/触感反馈单元四，243.小指顶棉套温度/触感反馈单元一，244.小指顶棉套温度/触感反馈单元二，245.小指顶棉套温度/触感反馈单元三，246.小指顶棉套温度/触感反馈单元四，247.小指顶棉套温度/触感反馈单元五，248.小指顶棉套温度/触感反馈单元六，249.进液单向阀，250.出液单向阀，251.双路可控电磁阀，252.中介液预处理收纳袋，253.散热器，254.小型泵，255.中介液收纳袋，256.贴片式测温电阻，257.半导体制冷片，258.电热丝，259.中介液预处理收纳袋排水阀，260.中介液囊，261.进液管路，262.出液管路，301.外骨骼顶端限位器，302.外骨骼尾端主体，303.弹力棉套，304.啮齿状皮带，305.皮带限位器，306.钢索一，307.钢索二，308.钢索收放马达一，309.钢索收放马达二，310.外骨骼顶端限位器孔，311.外骨骼尾端主体钢索安装孔，313.外骨骼尾端主体棉套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例
结合图1-15所示，一种可同时反馈的综合性VR***手套，该手套包括戴在手上的半指手套主体1、设于半指手套主体1手背部表面的手部姿态采集***、套在每根手指尖的外骨骼阻力***3、和设于半指手套主体1与外骨骼阻力***3上的温度/触感反馈***2；
所述半指手套1中每只手指套均不覆盖指尖，每根手指由指尖露出到第一关节处。
手部姿态采集***在半指手套主体1的分布如附图3所示，手部姿态采集***包括弯曲度传感器101-109、拉伸传感器110-113和六轴传感器114，每根手指的弯曲关节上覆盖有弯曲度传感器均与六轴传感器114相连，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体1的表面；相邻于两跟手指根部的指缝处设有拉伸传感器，每个拉伸传感器分别连接六轴传感器114，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体1的表面；在半指手套主体1背部中间处设有尼龙制传感器收纳盒120，该尼龙制传感器收纳盒120能够收纳六轴传感器114；半指手套主体1的手腕处还设有手套松紧魔术贴10，使用户可以方便地调整手套的松紧程度，从而实现快速穿脱手套；
六轴传感器114为六轴陀螺仪传感器，设于半指手套主体1的尼龙制传感器收纳盒120内，具体为将六轴传感器114完成接线后，通过螺柱固定在尼龙制传感器收纳盒120底板上，关闭尼龙制传感器收纳盒盒盖121；
所述弯曲度传感器101-109能够通过一定的编织工艺，并按顺序固定于半指手套主体1的对应于手指关节处，见附图3，半指手套主体1顶部的弯曲度传感器102、104、106、108并未完全隐藏在半指手套主体1内，这四件弯曲度传感器102、104、106、108的敏感元件露出于半指手套主体1，此设计的目的是为了配合外骨骼阻力***3使用，从而方便达到调节手套的长度，但该设计不能直接起到调节手套长度的作用，因为手套长度的调节主要还是依靠外骨骼阻力***3。
外骨骼阻力***3的上表面贴近指甲处设有外骨骼顶端限位器301，外骨骼阻力***3下表面的顶端设有弹力棉套303，弹力棉套303的位于手指两个侧面设有多个温度/触感反馈***2；如附图4-5所示。
外骨骼阻力***3详见附图4和图8-11所示，外骨骼阻力***3的一端设有外骨骼顶端限位器301和连接于外骨骼顶端限位器301下方的顶端弹力棉套303，外骨骼顶端限位器301通过啮齿状皮带304连接外骨骼尾端主体302，外骨骼尾端主体302的侧面设有皮带限位器305，外骨骼尾端主体302的下方连接有外骨骼尾端主体棉套313，外骨骼尾端主体302的一端通过钢索一306连接外骨骼顶端限位器301，外骨骼尾端主体302的另一端通过钢索一306连接钢索收放马达一308，外骨骼尾端主体302在钢索收放马达一308的连接端面上通过钢索二307连接钢索收放马达二309；
将外骨骼阻力***3组装完成后，其在平放状态下的形态如图8所示，外形呈直线状。如果用户需要调整手套长度，只需通过按压皮带限位器305，然后前后移动啮齿状皮带304的位置至用户感到舒适的位置，最后松开皮带限位器305即可。原理如下：当按下按压皮带限位器305后，啮齿状皮带304失去了皮带限位器305的约束作用，可以以平行于外骨骼尾端主体302中的限位孔中轴的方向在限位孔内进行轴向移动，在调整啮齿状皮带304至用户感到适宜的长度后，仅需松开皮带限位器305即可，因为皮带限位器305会自动复位并重新卡住啮齿状皮带304上的三角形凹槽(皮带凹槽形状如附图7所示)。
在***未给出阻力反馈的时候，钢索收放马达一308以及钢索收放马达二309均处于离线状态，在这种状态下，钢索一306和钢索二307均可以自由移动，无论是伸长或是缩短，如附图8所示，手指向下弯曲，由于马达并未对钢索起约束作用，故钢索长度未被限制，可被拉出。但如果***接收到阻力反馈请求的时候，钢索收放马达一308以及钢索收放马达二309会在短时间内进入工作状态，此时马达会根据计算机的控制收缩一定长度的钢索，从而实现对外骨骼顶端限位器301以及外骨骼尾部主体302的约束，进而使手指产生一定的阻力感，此时外骨骼阻力***的形态如附图9所示。
钢索收放马达一308以及钢索收放马达二309各自产生的约束作用：钢索收放马达二309主要约束外骨骼尾端主体302，而外骨骼尾端主体302会直接限制每根手指第二关节的运动，如果外骨骼尾端主体302受钢索收放马达二309控制的钢索二307的约束，将会难以向下弯曲，见附图11，用户以手去推桌面，手会产生一定的阻力感，此时桌面的作用相当于钢索收放马达二309，不同之处：钢索收放马达二309是主动施加阻力的，而桌面产生的阻力是手部所产生推力的反作用力(根据牛顿第三定律)，此时手的运动受到限制，无法活动，只有手指顶端可以弯曲。
钢索收放马达一308主要约束外骨骼顶端限位器301，如果骨骼顶端限位器301被约束，将会使手指头难以向下弯曲而产生阻力感，见附图10的场景示意图，用户以手去按压桌面，手会产生一定阻力感，此时桌面的作用相当于钢索收放马达一308，不同之处：钢索收放马达一308是主动施加阻力的，而桌面产生的阻力是手产生压力的反作用力(根据牛顿第三定律)，但所起的效果与钢索收放马达一308是一致的；此时手的运动收到限制，无法活动，只能产生受限制的活动。
而在实际运用中，很少会单独调用钢索收放马达一308或是钢索收放马达二309，只有将它们综合起来运用，才会产生最佳的阻力感体验。
如附图4-11所示，所述外骨骼阻力***的安装顺序如下：由于外骨骼顶端限位器301已经与啮齿状皮带304通过安装工艺连接为一体，故仅需将啮齿状皮带304以平行于外骨骼尾端主体302限位槽的姿态装入外骨骼尾端主体302中，然后将钢索一306的一端以绞线固定方式安装到钢索收放马达一308的上，接着把钢索一306的另一端通过螺纹固定方式锁死在外骨骼顶端限位器301的外骨骼顶端限位器孔310内(孔位置如附图5所示)；将钢索二307的一端以绞线固定方式安装到钢索收放马达二309上，接着把钢索二307的另一端通过螺纹固定方式锁死在外骨骼尾部主体302的外骨骼尾端主体钢索安装孔311内(孔位置如图6所示)，至此完成对外骨骼阻力***的安装；
优选的，在外骨骼尾部主体302的导线槽内增加一弹簧机构，该机构通过与钢索的联动使外骨骼***在不受外力的情况下，可保持在水平状态，并在使用过程中提供一定弹力反馈，降低使用者的疲劳程度；
优选的，将钢索更换为有一定弹力、韧性的线材，从而实现弹力反馈，降低使用者的疲劳程度；
然后将外骨骼阻力***3安装于半指手套主体之上，此过程不需借助其他紧固手段，只需要将半指手套主体1顶端外露的弯曲度传感器从靠近外骨骼顶端限位器301部分的顶端弹力棉套303中***即可，由顶端弹力棉套303内弹力棉施加的压力完全可以将弯曲度传感器压紧至手指关节处，并将外骨骼顶端限位器301上的啮齿状皮带304安装于外骨骼尾端主体302内即可；
温度/触感反馈***2的一端为中介液囊260，中介液囊260有两个分支分别为进液管路261和出液管路262，进液管路261中设有进液单向阀249，出液管路262中设有出液单向阀250，进液管路261和出液管路262都连接双路可控电磁阀251，双路可控电磁阀251沿进液管路261的一侧连接有中介液收纳袋255的一端，中介液收纳袋255的外壁设有贴片式测温电阻256，中介液收纳袋255内设有电热丝258，中介液收纳袋255的外周设有半导体制冷片257，中介液收纳袋255的另一端连接有小型泵254的一端，小型泵254的另一端连接有中介液预处理收纳袋252的一端，中介液预处理收纳袋252的两侧设有散热器253，中介液预处理收纳袋252的另一端连接双路可控电磁阀251的沿出液管路262的一侧。
温度/触感反馈单元的运作原理：如附图13所示，中介液优先选用：能满足流动性高、比热容高的两个特点；该***中各部件的作用分别是：中介液收纳袋255为中介液的主要收纳容器，未调用的中介液将会暂时储存在中介液收纳袋255中，而贴片式测温电阻256、半导体制冷片257、电热丝258为配合中介液收纳袋255使用，这三个部件起控制中介液收纳袋255中所容纳中介液温度的作用，如附图13所示，半导体制冷片257呈环形将中介液收纳袋255的侧面包围其中，而电热丝258则通过防水绝缘材料***中介液收纳袋255中，这样的设计是为了利于实现快速升温/降温；而贴片式测温电阻256的作用就是监视中介液收纳袋255内中介液的温度；双路可控电磁阀251可同时控制进液管路261以及出液管路262的开启与闭合，通过脉冲宽度调制PWM控制信号，不仅能实现基本的开启与闭合功能，还可以实现进一步的流量控制，通过控制流入中介液囊260内的中介液数量，可以控制不同程度触感的产生；进液单向阀249安装在进液管路261上，它仅允许中介液从中介液收纳袋255中流入中介液囊260内，而不会发生倒流情况；出液单向阀250安装在出液管路262上，它仅允许中介液从中介液囊260流入中介液预处理收纳袋252内，防止倒流情况的发生；中介液囊260是温度/触感反馈***2的直接实现部分。中介液预处理收纳袋252，收回从中介液囊流出的中介液；
优选的，中介液囊260采用新型柔性材料，以提高其耐用性，并提供更好的反馈；
优选的，进液管路261和出液管路262的内壁采用疏水性材料，便于中介液快速流动，实现更精确的温度/触感反馈；
下面配合附图15，说明整个***实现温度、触感、阻力反馈***2的全流程：用户正确佩戴好手套，并给手套供电后，手套上的姿态感应***(由多个运动传感器组成)会开始采集用户手部动作信息，以采集用户食指运动信息为例，如果食指产生向手心弯曲的运动，则第七弯曲度传感器107、第八弯曲度传感器108也会与食指同步产生弯曲运动，这两个弯曲度传感器上的敏感元件的阻值也随之发生变化(阻值变化量与弯曲运动量呈正比关系，弯曲度越高，阻值越大)，这些阻值变化信号可以被单片机采集到，并汇入信号处理***内，等待进一步处理；同理，如果用户其他手指发生类似的运动，那么这些手指所对应的弯曲传感器(弯曲传感器的国产型号：RFP W02)上的敏感元件阻值也会发生变化；而如果用户手掌的手指发生拉伸动作，以用户的食指与中指为例：假设开始的时候，用户的食指与中指呈并拢状态，当用户的食指与中指做向外侧分叉的运动时，拉伸传感器112的形状发生改变，传感器上的敏感原件阻值发生变化，阻值的变化会被单片机所采集，等待进一步的处理；同理，如果用户其他手指发生类似的分叉运动，对应指缝间的拉伸传感器的电阻输出值也会产生相应的变化。弯曲传感器与拉伸传感器所产生的数据在通过温度补偿、信号滤波、放大电路后，经RS232总线传输至信号预处理***中GD32F450单片机所搭载的AD转换模块。GD32F450共集成有3个独立AD转换模块，支持24路AD数据传输，如果需要更高的AD转换速率和AD转换精度，可以通过增加独立AD转换模块等方式以实现更高的AD转换要求；而为了解决无法采集用户手部倾斜度数据的问题，在姿态感应***内添加了一个六轴传感器114(六轴传感器国产型号为：IMU QMI8610)，如果用户手腕部旋转，该传感器随之产生数值变化，从而感知到用户手腕部的旋转角度变化。之后，通过综合弯曲传感器101-109、拉伸传感器110-113以及六轴陀螺仪传感器114的数据，便可以生成用户手部姿态的实时信息，这些实时信息令计算机在虚拟现实软件中生成一个虚拟手，该虚拟手与虚拟现实软件直接发生交互，当虚拟手触碰到软件内某些物体时，通过交互***的中央处理器将软件内这些物体的预设物理信息，如温度、表面粗糙程度等参数读取出来，经中央处理器处理后，把这些虚拟物体的物理信息参数以电信号形式，通过RS485总线传输至反馈***中的GD32F450单片机矩阵中，由单片机矩阵产生控制信号，从而控制制冷片/电阻丝，进而控制中介液的全局温度；由单片机矩阵产生控制信号，从而控制48个双路电磁阀的开合程度，进而控制中介液流入中介液囊的速率，使得每时每刻中介液囊260内所含的中介液体积都在发生变化，这种变化就会使中介液囊260收缩/膨胀，从而使用户手指相应部位产生压感，也即是触感；同时单片机矩阵通过控制中介液收纳袋255中：半导体制冷片257、电热丝258这两个控温元件的动作以控制中介液的温度；将电磁阀的开合与控温元件的动作综合起来，就能控制用户所感受的温度以及触感；由单片机矩阵产生控制信号，从而控制钢索收放马达的运动，通过钢索对外骨骼顶端限位器301、外骨骼尾端主体302产生限制，进而使用户手部产生阻力感。如附图16所示，该***形成了一个闭合回路，有很高的稳定性。
Claims (9)
1.一种可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：该手套包括戴在手上的半指手套主体(1)、设于半指手套主体(1)手背部表面的手部姿态采集***、套在每根手指尖的外骨骼阻力***(3)、和设于半指手套主体(1)与外骨骼阻力***(3)上的温度/触感反馈***(2)。
2.根据权利要求1所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述半指手套(1)中每只手指套均不覆盖指尖，每根手指由指尖露出到第一关节处。
3.根据权利要求1所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述手部姿态采集***包括弯曲度传感器、拉伸传感器和六轴传感器(114)，每根手指的弯曲关节上覆盖有弯曲度传感器均与六轴传感器(114)相连，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体(1)的表面；相邻两根手指根部的指缝处设有拉伸传感器，每个拉伸传感器分别连接六轴传感器(114)，且都以平行于手背的方式设于半指手套主体(1)的表面；在半指手套主体(1)背部中间处设有尼龙制传感器收纳盒(120)，该尼龙制传感器收纳盒(120)能够收纳六轴传感器(114)；半指手套主体(1)的手腕处还设有手套松紧魔术贴(10)。
4.根据权利要求3所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述弯曲度传感器通过一定的编织工艺，按顺序固定于半指手套主体(1)的对应于手指关节处，设于半指手套主体(1)的指套末端的弯曲度传感器为一部分贴覆于指套末端，另一部分露出于指套末端。
5.根据权利要求1所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述外骨骼阻力***(3)的上表面贴近指甲处设有外骨骼顶端限位器(301)，外骨骼阻力***(3)下表面的顶端设有弹力棉套(303)，弹力棉套(303)的位于手指两个侧面设有多个温度/触感反馈***(2)。
6.根据权利要求5所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述外骨骼顶端限位器(301)通过啮齿状皮带(304)连接外骨骼尾端主体(302)，外骨骼尾端主体(302)的侧面设有皮带限位器(305)，外骨骼尾端主体(302)的一端通过钢索一(306)连接外骨骼顶端限位器(301)，外骨骼尾端主体(302)的另一端通过钢索一(306)连接钢索收放马达一(308)，外骨骼尾端主体(302)在钢索收放马达一(308)的连接端面上通过钢索二(307)连接钢索收放马达二(309)。
7.根据权利要求6所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
在外骨骼尾部主体(302)的导线槽内增加一弹簧机构。
8.根据权利要求5所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
温度/触感反馈***(2)的一端为中介液囊(260)，中介液囊(260)有两个分支分别为进液管路(261)和出液管路(262)，进液管路(261)中设有进液单向阀(249)，出液管路(262)中设有出液单向阀(250)，进液管路(261)和出液管路(262)都连接双路可控电磁阀(251)，双路可控电磁阀(251)沿进液管路(261)的一侧连接有中介液收纳袋(255)的一端，中介液收纳袋(255)的外壁设有贴片式测温电阻(256)，中介液收纳袋(255)内设有电热丝(258)，中介液收纳袋(255)的外周设有半导体制冷片(257)，中介液收纳袋(255)的另一端连接有小型泵(254)的一端，小型泵(254)的另一端连接有中介液预处理收纳袋(252)的一端，中介液预处理收纳袋(252)的两侧设有散热器(253)，中介液预处理收纳袋(252)的另一端连接双路可控电磁阀(251)的沿出液管路(262)的一侧。
9.根据权利要求8所述的可同时反馈的综合性VR***手套，其特征在于：
所述中介液囊(260)采用新型柔性材料，进液管路(261)和出液管路(262)的内壁采用疏水性材料。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202110908658.2A CN113625875A (zh) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 一种可同时反馈的综合性***手套 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110908658.2A CN113625875A (zh) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 一种可同时反馈的综合性***手套 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113625875A true CN113625875A (zh) | 2021-11-09 |
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ID=78383614
Family Applications (1)
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN108958479A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-12-07 | 南京师范大学 | 基于数据手套的通用三维虚拟场景实时交互方法 |
| CN211362244U (zh) * | 2019-04-09 | 2020-08-28 | 华南理工大学 | 一种基于外骨骼数据手套和肌电手环的遥操作*** |
| 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*** |
| CN111966228A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-11-20 | 南京工业职业技术大学 | 一种外骨骼数据手套 |
| CN113144535A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-23 | 扬州大学 | 一种可远程监控的手部康复训练*** |
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2021
- 2021-08-09 CN CN202110908658.2A patent/CN113625875A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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