CN106502412A - 一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套 - Google Patents

一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，包括第一部件以及第二部件，所述的第一部件包括操作盘、第一束带、第二束带；操作盘包括一个壳体、转盘以及旋转编码器、计数器、微控制器、陀螺仪、锂电池；第二部件包括相互铰接的第一指环、第二指环以及指套；第一指环上设置有拉力传感器以及缓冲弹簧；拉力传感器的一端与微控制器相互电性连接，另一端是与缓冲弹簧相互连接，且缓冲弹簧通过拉索与第二指环相互连接。本发明所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有鼠标手套功能少、实用性不强的问题。

Description

一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套
技术领域
本发明涉及外骨骼机械手套领域，尤其是涉及一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套。
背景技术
机械外骨骼，又名“外骨骼装甲”或“外骨骼机甲”，其结构原理类似昆虫的外骨骼，通过穿戴在人身上，给人提供额外的动力增强人体机能并提供防护，同时在机械外骨骼上可以附加一些人体不具备的功能，例如在已知技术中，通过将鼠标的按键移植到普通手套上，使得普通手套具有鼠标的功能，由于这种手套是鼠标的部分或者全部功能的直接转移，所以其操作模式依然要依靠与外部物体叩击或者点按来操作，此外要在柔软的手套上难以固定按键，其功能性、实用性并不强，所以有必要发明一种功能强大、操作简单的外骨骼机械手套。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有鼠标手套功能少、实用性不强的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，包括第一部件以及第二部件，所述的第一部件包括操作盘、设置在操作盘上的一条第一束带以及两条第二束带；
所述的操作盘包括一个壳体、设置在壳体上的转盘以及固定设置在壳体内腔的旋转编码器、计数器、集成无线连接模块的微控制器、陀螺仪、锂电池；所述的转盘是通过转轴与旋转编码器相互连接；所述的微控制器分别与旋转编码器、计数器、陀螺仪相互电性连接；
所述的第一束带内设有导线与锂电池电性连接，两条第二束带分别内设导线与微控制器电源输入端的正负极相互电性连接；第一束带上设置有第一磁性板，并在第一磁性板上设置有与导线连接的第一电性连接触点；第二束带上设置有第二磁性板，并在第二磁性板上设置有与导线连接的第二电性连接触点；
所述的第二部件包括设置在分别设置在食指、中指、无名指以及小拇指上的第一指环、第二指环以及指套，其中第二指环、第一指环分别设置在人体第一指间关节的前后两端，指套是套设在人体第二指间关节前端；
所述的第一指环、第二指环是通过铰轴相互铰接，第一指环上设置有安装槽，安装槽内设置有拉力传感器以及缓冲弹簧；所述拉力传感器的一端通过线缆与微控制器相互电性连接，拉力传感器的另一端是与缓冲弹簧相互连接，且缓冲弹簧通过拉索与第二指环相互连接。
进一步地，所述的指套与第二指环是通过链板相互连接，第二指环前端设置有与微控制器相互连接的压力传感器以及与指套上的滑槽相互滑动连接的压板，滑槽内设置有V形弹簧片，V形弹簧片的两端分别与压板、指套相互连接。
进一步地，所述的壳体上设置有与微控制器相连接的充电口。
进一步地，所述的转盘上表面设置有便于旋转的凹槽。
进一步地，所述第一磁性板分别以两个第一电性连接触点为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，两块第二磁性板分别以第二电性连接触点为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，且第一电性连接触点与对应连接的第二电性连接触点上设置的环形磁铁极性相反。
进一步地，所述的第一指环、第二指环相互连接处分别设置有45°缺口。
进一步地，所述的压力传感器是薄片式压力传感器。
进一步地，所述食指上的第二指环设置有触摸控制装置，触摸控制装置包括固定在第二指环上的弧形壳体以及设置在弧形壳体内腔的若干距离感应器，弧形壳体在距离感应器检测端对应位置上设置有通孔。
本发明的有益效果是：一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，包括第一部件以及第二部件，第一部件通过三根束带固定在手掌上，通过旋转操作盘上的转盘、倾斜或者旋转手掌进行相关操作，并通过束带之间的连接或者断开控制本发明的开关；第二部件包括套设在指尖的指套以及设置在第一指间关节两侧的第一指环和第二指环，指套上设置有压板和压力传感器，当第一指间关节弯曲时第二指环上设置的拉索拉动第一指环上设置的缓冲弹簧连接，缓冲弹簧向拉力传感器施加拉力，通过与第一部件上的操作相组合，生成一定的操作指令并由第一部件向被控制目标发送控制指令；其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有鼠标手套功能少、实用性不强的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的整体结构示意图；
图2是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的操作盘结构示意图；
图3是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的第二部件结构示意图；
图4是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的第一指环、第二指环结构示意图；
图5是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的触摸控制装置结构示意图；
图6是本发明所述一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套的指套结构示意图。
附图中标记分述如下：1、第一部件，11、操作盘，110、凹槽，111、壳体，112、转盘，113、转轴，114、旋转编码器，115、计数器，116、微控制器，117、陀螺仪，118、锂电池，119、充电口，12、第一束带，121、第一磁性板，122、第一电性连接触点，13、第二束带，131、第二磁性板，132、第二电性连接触点，2、第二部件，21、第一指环，211、拉力传感器，212、缓冲弹簧，213、拉索，214、线缆，215、安装槽，22、第二指环，220、铰轴，221、触摸控制装置，222、弧形壳体，223、通孔，224、距离感应器，23、指套，231、链板，24、压板，241、压力传感器，242、V形弹簧片，243、滑槽。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，包括第一部件1以及第二部件2，所述的第一部件1包括操作盘11、设置在操作盘11上的一条第一束带12以及两条第二束带13；束带用于固定第一部件1，而第二部件2则以套设的方式设置在食指、中指、无名指、小拇指上；
所述的操作盘11包括一个壳体111、设置在壳体111上的转盘112以及固定设置在壳体111内腔的旋转编码器114、计数器115、集成无线连接模块的微控制器116、陀螺仪117、锂电池118；所述的转盘112是通过转轴113与旋转编码器114相互连接；所述的微控制器116分别与旋转编码器114、计数器115、陀螺仪117相互电性连接；通过转动转盘112、倾斜或者旋转手掌产生控制信号并传递到微控制器116内处理；
所述的第一束带12内设有导线与锂电池118电性连接，两条第二束带13分别内设导线与微控制器116电源输入端的正负极相互电性连接；第一束带12上设置有第一磁性板121，并在第一磁性板121上设置有与导线连接的第一电性连接触点122；第二束带13上设置有第二磁性板131，并在第二磁性板131上设置有与导线连接的第二电性连接触点132；通过控制三条束带之间的连接可以控制本发明的电源供给，进而控制本发明的开关。
如图3所示，所述的第二部件2包括设置在分别设置在食指、中指、无名指以及小拇指上的第一指环21、第二指环22以及指套23，其中第二指环22、第一指环21分别设置在人体第一指间关节的前后两端，指套23是套设在人体第二指间关节前端；
如图4所示，所述的第一指环21、第二指环22是通过铰轴220相互铰接，第一指环21上设置有安装槽215，安装槽215内设置有拉力传感器211以及缓冲弹簧212；所述拉力传感器211的一端通过线缆214与微控制器116相互电性连接，拉力传感器211的另一端是与缓冲弹簧212相互连接，且缓冲弹簧212通过拉索213与第二指环22相互连接。第一指间关节弯曲时拉索213拉动缓冲弹簧212，缓冲弹簧212向拉力传感器211施加拉力，拉力传感器211将信号传送到微控制器116处理。
如图6所示，所述的指套23与第二指环22是通过链板231相互连接，第二指环22前端设置有与微控制器116相互连接的压力传感器241以及与指套23上的滑槽243相互滑动连接的压板24，滑槽243内设置有V形弹簧片242，V形弹簧片242的两端分别与压板24、指套23相互连接。压板24在V形弹簧片242的作用下可在滑槽243上滑动挤压压力传感器241，压力传感器241将信号传送至微控制器116，微控制器116结合压力传感器241、拉力传感器211、陀螺仪117的信号进行组合，产生最终的控制信号并向被控制目标发送，例如四指曲张并转动手掌，则产生“旋转目标”命令，四指伸直手掌向下滑动则产生“下拉”命令等。
在一种实施例中，所述的壳体111上设置有与微控制器116相连接的充电口119，为锂电池118充电。
在一种实施例中，所述的转盘112上表面设置有便于旋转的凹槽110，凹槽110增加转盘112表面的摩擦力，使其更易于被旋转。
在一种实施例中，所述第一磁性板121分别以两个第一电性连接触点122为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，两块第二磁性板131分别以第二电性连接触点132为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，且第一电性连接触点122与对应连接的第二电性连接触点132上设置的环形磁铁极性相反。这样一来既能方便的使导线一一对应连接，避免导线所连接的极性错误。
在一种实施例中，所述的第一指环21、第二指环22相互连接处分别设置有45°缺口，该缺口能保证第一指间关节在弯曲的时候不会收到阻挡。
在一种实施例中，所述的压力传感器241是薄片式压力传感器。
在如图5所示的一种实施例中，所述食指上的第二指环22设置有触摸控制装置221，触摸控制装置221包括固定在第二指环22上的弧形壳体222以及设置在弧形壳体222内腔的若干距离感应器224，弧形壳体222在距离感应器224检测端对应位置上设置有通孔223。距离感应器224形成阵列，通过检测通孔223上手指划过的顺序而产生滑动方向信号并由微控制器116处理后发送到被控制目标。
本发明所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，包括第一部件以及第二部件，第一部件通过三根束带固定在手掌上，通过旋转操作盘上的转盘、倾斜或者旋转手掌进行相关操作，并通过束带之间的连接或者断开控制本发明的开关；第二部件包括套设在指尖的指套以及设置在第一指间关节两侧的第一指环和第二指环，指套上设置有压板和压力传感器，当第一指间关节弯曲时第二指环上设置的拉索拉动第一指环上设置的缓冲弹簧连接，缓冲弹簧向拉力传感器施加拉力，通过与第一部件上的操作相组合，生成一定的操作指令并由第一部件向被控制目标发送控制指令；其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有鼠标手套功能少、实用性不强的问题。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：包括第一部件(1)以及第二部件(2)，所述的第一部件(1)包括操作盘(11)、设置在操作盘(11)上的一条第一束带(12)以及两条第二束带(13)；
所述的操作盘(11)包括一个壳体(111)、设置在壳体(111)上的转盘(112)以及固定设置在壳体(111)内腔的旋转编码器(114)、计数器(115)、集成无线连接模块的微控制器(116)、陀螺仪(117)、锂电池(118)；所述的转盘(112)是通过转轴(113)与旋转编码器(114)相互连接；所述的微控制器(116)分别与旋转编码器(114)、计数器(115)、陀螺仪(117)相互电性连接；
所述的第一束带(12)内设有导线与锂电池(118)电性连接，两条第二束带(13)分别内设导线与微控制器(116)电源输入端的正负极相互电性连接；第一束带(12)上设置有第一磁性板(121)，并在第一磁性板(121)上设置有与导线连接的第一电性连接触点(122)；第二束带(13)上设置有第二磁性板(131)，并在第二磁性板(131)上设置有与导线连接的第二电性连接触点(132)；
所述的第二部件(2)包括设置在分别设置在食指、中指、无名指以及小拇指上的第一指环(21)、第二指环(22)以及指套(23)，其中第二指环(22)、第一指环(21)分别设置在人体第一指间关节的前后两端，指套(23)是套设在人体第二指间关节前端；
所述的第一指环(21)、第二指环(22)是通过铰轴(220)相互铰接，第一指环(21)上设置有安装槽(215)，安装槽(215)内设置有拉力传感器(211)以及缓冲弹簧(212)；所述拉力传感器(211)的一端通过线缆(214)与微控制器(116)相互电性连接，拉力传感器(211)的另一端是与缓冲弹簧(212)相互连接，且缓冲弹簧(212)通过拉索(213)与第二指环(22)相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述的指套(23)与第二指环(22)是通过链板(231)相互连接，第二指环(22)前端设置有与微控制器(116)相互连接的压力传感器(241)以及与指套(23)上的滑槽(243)相互滑动连接的压板(24)，滑槽(243)内设置有V形弹簧片(242)，V形弹簧片(242)的两端分别与压板(24)、指套(23)相互连接。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述的壳体(111)上设置有与微控制器(116)相连接的充电口(119)。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述的转盘(112)上表面设置有便于旋转的凹槽(110)。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述第一磁性板(121)分别以两个第一电性连接触点(122)为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，两块第二磁性板(131)分别以第二电性连接触点(132)为中心周向设置有极性相反的环形磁铁，且第一电性连接触点(122)与对应连接的第二电性连接触点(132)上设置的环形磁铁极性相反。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述的第一指环(21)、第二指环(22)相互连接处分别设置有45°缺口。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述的压力传感器(241)是薄片式压力传感器。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度识别动作追踪的形状触感式外骨骼机械手套，其特征在于：所述食指上的第二指环(22)设置有触摸控制装置(221)，触摸控制装置(221)包括固定在第二指环(22)上的弧形壳体(222)以及设置在弧形壳体(222)内腔的若干距离感应器(224)，弧形壳体(222)在距离感应器(224)检测端对应位置上设置有通孔(223)。
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