CN108381573A - 振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法,属于人机交互穿戴技术领域。本发明提出的数据手套，固定于使用者得手背处，保证了手掌部位可以自由的张开和握紧，由于采用的是新型的连杆机构，对手部不会产生过多的负担，也不会影响手指的灵活性；振动反馈与力反馈方法的结合，避免了用户长时间使用后，会产生单一感官麻痹；绳驱动的力反馈方法比直接用电机驱动的方法更安全，振动电机实现的振动反馈，因其电机体积小，也不会对人手产生压迫；整个手套采用非全覆盖式设计，仅对手部需要刺激的部位进行覆盖，减少了共振干扰。本发明提出的机构结构简单，造价低廉，普通3D打印即可制造，佩戴方便，便于在用户群中推广。

Description

振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法

技术领域

本发明涉及一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法,属于人机交互穿戴技术领域。

背景技术

随着交互式服务型机器人的广泛应用，人机交互的体验得到大众重视，从而对于新型的人机交互装置的需求越来预高。数据手套和机器人手控器是两种较为常见的实现机器人远程遥控操作和人机交互的装置。机器人手控器是远程遥控操作机器人控制的很有效的人机交互装置，但手控器相对而言，机械结构较为复杂，其弊端是将其置于固定平台上操作，限制了手部的活动范围，而且长时间操作后，操作者会感到疲惫。传统的数据手套一般是通过测量手指关节的转角和手指间的转角，并根据测量数据对远程机械手的抓取等动作进行控制，但不具有力觉反馈功能。力反馈数据手套作为一种人机交互装置，它将机器人反馈回来的力觉和触觉信息转换成直接可以作用于人手的力或力矩，使操作者产生在远程操作机械人抓取物件时有身临其境的触感，从而实现机器人与人感知系统联通。较之于机器人手控器机械结构复杂、手的活动范围小和传统数据手套不具有力反馈功能的缺点，具有广泛的使用前景。

传统的力反馈方式可以分为两类：主动型和被动型。力反馈数据手套的力反馈装置可以利用一组机械结构固定在手臂上，用微电机进行驱动；也有通过一组气动或液压装置固定在手掌上，用气体或液体驱动。安装在手臂上的力反馈装置因其在手臂上，所以手掌部位可以自由的张开和握紧，但由于机构较为复杂，电机质量较重，使这种力反馈手套使用时会对人手产生负担，电机的自重也会影响力反馈的精度。安装在手掌上的力反馈装置的尺寸可以做得小一点，所以重量较轻，但是由于装置安装在手掌上，使手的张合受到影响，手掌不能完全握紧，另外，不管是气动还是液压的，都要有压力源，造成使用者佩戴时的不方便。利用力传感器设计的数据手套，价格高昂，且采用的是全覆盖式的手套，会对使用者整个手部产生共振干扰，力反馈表现形式过于单一，长期使用会使得使用者感官麻痹。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，佩戴方便，灵活度高，感官刺激不单一振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法。

一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指，其特征在于：

包括两类手指机构;

第一类为双连杆手指机构，它包括双连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；

上述双连杆机构包括第一连杆、第二连杆、三个球形回转关节；其中第一连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，第一连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第一连杆后端、第二球形回转关节、第二连杆前端通过铰链相连，第一连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，第二连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第二连杆后端与第三球形回转关节通过铰链相连；第二连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动；

上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机能紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；

上述双连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；

上述绳驱动力反馈机构包括第一关节牵引绳、第二关节牵引绳、套索；第一关节牵引绳的前端固定于第一连杆前端的牵引绳固定孔，之后先穿过第一连杆末端的第一导向轮，再穿过第二连杆末端的第二导向轮；第二关节牵引绳的前端固定于第二连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过第二连杆末端的第三导向轮；最后两牵引绳穿过第三球形回转关节上的相应牵引绳引导孔，之后与相应套索相连；

第二类为单连杆手指机构，它包括单连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；

上述单连杆机构包括单连杆、两个球形回转关节、关节连杆；其中单连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，单连杆前端能绕铰链的回转轴转动；单连杆后端、第二球形回转关节、关节连杆前端通过铰链相连，单连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；

上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；

上述单连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；

上述绳驱动力反馈机构包括单关节牵引绳和套索；单关节牵引绳的前端固定于单连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过单连杆末端的导向轮，再穿过关节连杆上的牵引绳引导孔，之后与套索相连。

包含所述振动反馈与力反馈结合人机交互手指的手套，其特征在于：

包括四套双连杆手指机构和一套单连杆手指机构；

还包括手背机构、手腕机构、单连杆手指机构连接装置；

上述手背机构包括手背固定板、振动电机、柔性固定带；背固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手掌敏感区域；手背固定板上端长边一侧具有四个球形凹槽，另一侧具有柔性带连接轴；

上述手腕机构包括手腕固定板、柔性固定带、回转盘、振动电机；手腕固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手腕敏感区域；手腕固定板上表面中心处具有半圆形凹槽，回转盘底部也呈半圆形，回转盘底部的半圆形位于手腕固定板的半圆形凹槽中，并通过铰链固定在手腕固定板的中心位置，使回转盘能绕铰链的回转轴转动；回转盘具有一个柔性带连接轴；在手腕固定板上，根据拇指的方向，在半圆形凹槽的左侧或右侧开有球形凹槽；

上述四套双连杆手指机构的第三球形回转关节分别安装于手背固定板的四个球形凹槽中，球形回转关节会与球形凹槽契合，使每套双连杆手指机构整体能绕手背固定板相应的球形凹槽转动；四套双连杆手指机构通过手指固定板安装于食指、中指、无名指以及小拇指相应的部位；

上述单连杆手指机构连接装置包括球形回转关节、关节连杆；关节连杆前端与球形回转关节通过铰链相连，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；

上述单连杆手指机构连接装置通过其球形回转关节安装于手腕固定板的球形凹槽中；

上述单连杆手指机构通过柔性固定带与单连杆手指机构连接装置相连，柔性固定带一端与单连杆手指机构的关节连杆上的柔性带连接轴相连，另一端与连接装置中的关节连杆的柔性带连接轴相连，柔性固定带可调，使单连杆手指机构与手腕机构适宜不同人群穿戴；单连杆手指机构通过手指固定板安装于大拇指相应部位；

上述手背机构与手腕机构通过一根柔性固定带相连，柔性固定带一端与手背固定板上的柔性带连接轴相连，另一端与手腕机构中回转盘的柔性带连接轴相连，柔性固定带可调，使手背机构与手腕机构适宜不同人群佩戴。

上述新型的振动反馈与力反馈结合的数据手套机构其优点在于：本发明提出的整个手套机构结构简单，传统的3D打印即可制作，佩戴方便，便于在用户群中推广。本发明提出的两类手指机构，均采用球形回转关节连接手指固定板，为手指的灵活性提供了保证。本发明提出的机构固定于手背，保证了手掌部位可以自由的张开和握紧，由于采用的是新型的连杆机构，对手部不会产生过多的负担，也不会影响手指的灵活性。本发明采用非全覆盖式手套设计，只包裹手掌需要刺激的部位，减少共振干扰。

利用所述振动反馈与力反馈结合人机交互手套实现人机交互的方法，其特征在于包括以下过程：

（1）、使用者佩戴手套机构，利用振动反馈方法，进行人机交互操作：

（1-1）触碰虚拟空间中的物体，振动反馈机构中的振动电机会通过振动的强弱来给使用者提供反馈；物体越硬，振动越强，物体越软，振动越弱；

（1-2）振动反馈机构用于振动引导，人眼观测虚拟空间中的物体，存在视觉误差，当将空间中的某一物体搬至另一目标点时，会因为视觉误差而导致偏离；设定X-Y-Z三方向距离目标点的振动强弱程度：远离目标点振动幅度增大，接近目标点振动幅度减小，到达目标点振动消失，从而减小人机交互操作时的误差；

（2）、使用者佩戴手套机构，利用力反馈方法，进行人机交互操作：

抓取虚拟空间中的物体，根据空间中的目标物体，力反馈机构的牵引绳通过收缩对关节施加驱动力，改变绳子的收缩量，带动连杆产生变形，物体越大，收缩量越大；物体越小，收缩量越小。

所述的振动反馈与力反馈结合人机交互手套实现人机交互的方法，其特征在于：

（1）柔性带位置调节

根据手指的区域进行划分，食指，中指，无名指和小拇指分为指尖-第一指间关节-指肚-第二指间关节-指根-掌骨间关节；大拇指分为指尖-指间关节-指肚-掌骨间关节；设定手掌的12个敏感区，其中食指、中指、无名指和小拇指的指尖和指根设定为敏感区；大拇指的指尖和指肚为敏感区；手掌中心为敏感区；手腕内侧中心为敏感区；双连杆手指机构中的手指固定板通过柔性带安装于食指、中指、无名指和小拇指敏感区的正上方，单连杆手指机构中的手指固定板通过柔性带安装于大拇指的敏感区的正上方；手背固定板通过柔性带安装于手掌敏感区的正上方；手腕固定板通过柔性带安装于手腕敏感区的正上方；

（2）利用振动电机布局实现振动反馈：

振动电机附于柔性固定带内表面，食指、中指、无名指、小拇指、大拇指、手腕、手背处一共有12个振动电机，分别位于上述12个敏感区；

触碰虚拟空间中的物体，对应敏感区的振动电机进行振动；当虚拟空间中的物体较大时，整个手掌都会触碰到物体， 12个敏感区的振动电机都会根据当前敏感区触碰物体的软硬程度，进行振动幅度的调节；

进行振动引导时，将12个振动电机分成6组；其中每个手指的两个振动电机为一组，手掌中心和手腕内侧中心的振动电机为一组；选取任意三组电机分别指示X-Y-Z方向；每组电机的振动只对当前方向产生影响，互不干涉；

（3）利用牵引绳控制对应关节实现力反馈：

上述双连杆手指机构的绳驱动力反馈机构，第一关节牵引绳只控制第一连杆，第二关节牵引绳只控制第二连杆；上述单连杆手指机构的绳驱动力反馈机构，单关节牵引绳只控制单连杆；第一关节牵引绳收缩，带动第一连杆弯曲，第一连杆带动手指的第二指间关节弯曲；第二关节牵引绳收缩，带动第二连杆弯曲，第二连杆带动掌骨间关节弯曲；单关节牵引绳收缩，带动单连杆弯曲，单连杆带动拇指指间关节弯曲；从而实现力反馈。

上述的人机交互方法，其优点在于：本发明采用振动反馈与力反馈相结合的方式，避免了传统力反馈感官刺激单一的缺点，使得使用者长期使用时也不会造成感官疲劳。本发明采用的振动电机实现的振动反馈，振动电机体积小，不会对手指及手掌产生压迫，振动电机可通过调节电流得到不同振幅，幅度变化较明显，易于使用者进行区分。本发明采用的绳驱动力反馈机构，通过拉动牵引绳对手掌施加力反馈，绳索变化量容易控制，也比直接用电机驱动手指关节转动的方法更安全，其结构较之传统力反馈机构也更简单，造价低廉。

附图说明

图1为振动反馈与力反馈结合数据手套机构示意图；

图2为双连杆手指机构示意图；

图3为单连杆手指机构示意图；

图4为振动反馈机构示意图；

图5为振动电机布局示意图；

图6为绳驱动力反馈机构示意图；

图7为手背-手腕连接机构示意图；

图中标号名称：1食指上的双连杆手指机构；2中指上的双连杆手指机构；3无名指上的双连杆手指机构；4小拇指上的双连杆手指机构；5手背固定板；6手腕固定板；7大拇指上的单连杆手指机构；8振动反馈机构；9绳驱动力反馈机构；10球形回转关节；11微型铰链-短；12中指拱形连杆；13微型铰链-长；14中指细长连杆；15第三球形回转关节；16大拇指拱形连杆；17大拇指转动关节；18手指固定板；19柔性固定带；20振动电机；21食指上的第一关节牵引绳；22导向轮；23食指上的第二关节牵引绳；24套索；25中指上的第一关节牵引绳；26中指上的第二关节牵引绳；27无名指上的第一关节牵引绳；28无名指上的第二关节牵引绳；29小拇指上的第一关节牵引绳；30小拇指上的第二关节牵引绳；31单关节牵引绳；32手背球形回转关节牵引绳引导孔；33单连杆手指机构连接装置；34第一连杆牵引绳引导孔；35第二连杆牵引绳引导孔；36手背-手腕连接机构；37回转盘；38回转铰链。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及装置的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

请参阅图1所示，提供一种振动反馈与力反馈结合的数据手套机构。包括食指上的双连杆手指机构1；中指上的双连杆手指机构2；无名指上的双连杆手指机构3；小拇指上的双连杆手指机构4；手腕固定板5；手背固定板6；大拇指上的单连杆手指机构7；振动反馈机构8；绳驱动力反馈机构9；手背-手腕连接机构32。手背固定板5与手腕固定板6均用柔性固定带19与人手紧密贴合。

参阅图2所示，是中指上的双连杆手指机构2示意图。该机构包括指部球形回转关节10；微型铰链-短11；第一连杆12；微型铰链-长13；第二连杆14；第三形回转关节15。第一连杆12与第二连杆14两端都经过倒圆角，第一连杆12两端成梯子形，与地面夹角为120度，能够最大限度保证使用者在手指转动时指尖与指根成180度；第一连杆12前端用微型铰链-短11与球形回转关节10相连接，使得第一连杆12前端能绕铰链11的回转轴转动；第一连杆后端开有一字凹槽，通过微型铰链-长13与另一球形回转关节10、第二连杆14的前端相连，使得第一连杆12的末端能绕微型铰链-长13的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动；第二连杆14后端也开有一字凹槽，凹槽处用微型铰链-短10与第三球形回转关节15相连，使得第二连杆14的后端能绕铰链11的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动；手背固定板5上端长边一侧具有四个球形凹槽，另一侧具有柔性带连接轴，双连杆手指机构2通过第三球形回转关节15安装到手背固定板5的球形凹槽中，球形回转关节10会与球形凹槽契合，使双连杆手指机构2整体能绕手背固定板5相应的球形凹槽转动；

参阅图3所示，是大拇指上的单连杆手指机构7示意图，该机构包括球形回转关节10，单连杆16、关节连杆17。单连杆16两端经过倒圆角，单连杆16前端用微型铰链-短11与球形回转关节10连接使得单连杆16前端能绕铰链 11的回转轴转动；单连杆的后端开有一字凹槽，用微型铰链-长13将球形回转关节10、关节连杆17的一端连接起来，使得单连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；

参阅图4所示，是振动反馈机构8示意图，该机构包括手指固定板18，柔性固定带19，振动电机20。手指固定板18可以准确定位到需要布置振动电机的手指关节处，振动电机20附于柔性固定带19的内表面，再与指部固定板相连；每个振动反馈机构8通过手固定板18上端的球形凹槽，与双连杆手指机构和单连杆手指机构中的球形回转关节10连接；

参阅图5所示，是振动电机布局示意图，设定手掌的12个敏感区，其中食指、中指、无名指和小拇指的指尖和指根设定为敏感区；大拇指的指尖和指肚为敏感区；手掌中心为敏感区；手腕内侧中心为敏感区；双连杆手指机构中的手指固定板18通过柔性带安装于食指、中指、无名指和小拇指敏感区的正上方，单连杆手指机构中的手指固定板18通过柔性带安装于大拇指的敏感区的正上方；手背固定板5通过柔性带安装于手掌敏感区的正上方；手腕固定板6通过柔性带安装于手腕敏感区的正上方；进行振动引导时，将12个振动电机分成6组；其中每个手指的两个振动电机为一组，手掌中心和手腕内侧中心的振动电机为一组；选取任意三组电机分别指示X-Y-Z方向；每组电机的振动只对当前方向产生影响，互不干涉；

参阅图6所示，是绳驱动力反馈机构9示意图，包括食指上的第一关节牵引绳21；导向轮22；食指上的第二关节牵引绳23；套索24；中指上的第一关节牵引绳25；中指上的第二关节牵引绳26；无名指上的第一关节牵引绳27；无名指上的第二关节牵引绳28；小拇指上的第一关节牵引绳29；小拇指上的第二关节牵引绳30；大拇指上的单关节牵引绳31；在双连杆手指机构的绳驱动力反馈机构中：第一关节牵引绳25固定于第一连杆12前端位置，第二关节牵引绳26固定于第二连杆14前端。第一连杆后端的牵引绳引导孔34安装有一个引导轮22，第二连杆14后端的牵引绳引导孔35安装有两个引导轮22；第一关节牵引绳25先穿过第一连杆后端的牵引绳引导孔34，再与第二关节牵引绳26一起穿过第二连杆牵引绳引导孔35，其中牵引绳25从第二连杆后端端引牵引绳导孔35上孔穿过，牵引绳26从下孔穿过，最后两牵引绳穿过第三球形回转关节15的牵引绳引导孔32，再与套索24相连；利用套索，引导孔，导向轮三者的结合，保证牵引绳25与26在手指不同关节处不会缠绕，在途经手背或手臂时不会影响手指关节处的控制精度；在单连杆手指机构的绳驱动力反馈机构中，单关节牵引绳31前端固定于单连杆16前端的牵引绳固定孔，再穿过单连杆16后端的引导孔34，引导孔34中安装有一个导向轮22，最后穿过关节连杆17上的牵引绳引导孔与套索24相连；

参阅图7所示，是手背-手腕连接机构34示意图，该机构包括手背机构39、手腕机构40、单连杆手指机构连接装置33；上述手背机构39包括手背固定板5、振动电机20、柔性固定带19；手背固定板两侧通过柔性固定带19的两端连接起来，振动电机20附于柔性固定带19底部的内表面，柔性固定带19可调，使振动电机20紧贴于手掌敏感区域；手背固定板5上端长边一侧具有四个球形凹槽，另一侧具有柔性带连接轴；手腕机构40包括手腕固定板6、柔性固定带19、回转盘37、回转铰链38、振动电机20；手腕固定板5两侧通过柔性固定带19的两端连接起来，振动电机20附于柔性固定带19底部的内表面，柔性固定带19可调，使振动电机紧贴于手腕敏感区域；手腕固定板5上表面中心处具有半圆形凹槽，回转盘37底部也呈半圆形，回转盘37底部的半圆形位于手腕固定板的半圆形凹槽中，并通过铰链38固定在手腕固定板5的中心位置，使回转盘能绕铰/38的回转轴转动；回转盘37具有一个柔性带连接轴；在手腕固定板6上，根据拇指的方向，在半圆形凹槽的左侧或右侧开有球形凹槽；单连杆手指机构连接装置33包括球形回转关节10、关节连杆17；关节连杆17前端与球形回转关节10通过铰链相连，关节连杆17前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆17后端具有柔性带连接轴；单连杆手指机构连接装置33通过其球形回转关节10安装于手腕固定板6的球形凹槽中；单连杆手指机构7通过柔性固定带19与单连杆手指机构连接装置33相连，柔性固定带19一端与单连杆手指机构7的关节连杆17上的柔性带连接轴相连，另一端与连接装置33中的关节连杆17的柔性带连接轴相连，柔性固定带19可调，使单连杆手指机构7与手腕机构40适宜不同人群穿戴；手背机构39与手腕机构40通过一根柔性固定带19相连，柔性固定带19一端与手背固定板5上的柔性带连接轴相连，另一端与手腕机构40中回转盘37的柔性带连接轴相连，柔性固定带19可调，使手背机构39与手腕机构40适宜不同人群佩戴。

Claims (4)

1.一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指，其特征在于：

包括两类手指机构;

第一类为双连杆手指机构，它包括双连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；

上述双连杆机构包括第一连杆、第二连杆、三个球形回转关节；其中第一连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，第一连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第一连杆后端、第二球形回转关节、第二连杆前端通过铰链相连，第一连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，第二连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第二连杆后端与第三球形回转关节通过铰链相连；第二连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动；

上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机能紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；

上述双连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；

上述绳驱动力反馈机构包括第一关节牵引绳、第二关节牵引绳、套索；第一关节牵引绳的前端固定于第一连杆前端的牵引绳固定孔，之后先穿过第一连杆末端的第一导向轮，再穿过第二连杆末端的第二导向轮；第二关节牵引绳的前端固定于第二连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过第二连杆末端的第三导向轮；最后两牵引绳穿过第三球形回转关节上的相应牵引绳引导孔，之后与相应套索相连；

第二类为单连杆手指机构，它包括单连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；

上述单连杆机构包括单连杆、两个球形回转关节、关节连杆；其中单连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，单连杆前端能绕铰链的回转轴转动；单连杆后端、第二球形回转关节、关节连杆前端通过铰链相连，单连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；

上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；

上述单连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；

上述绳驱动力反馈机构包括单关节牵引绳和套索；单关节牵引绳的前端固定于单连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过单连杆末端的导向轮，再穿过关节连杆上的牵引绳引导孔，之后与套索相连。

2.包含权利要求1所述振动反馈与力反馈结合人机交互手指的手套，其特征在于：

包括四套双连杆手指机构和一套单连杆手指机构；

还包括手背机构、手腕机构、单连杆手指机构连接装置；

上述手背机构包括手背固定板、振动电机、柔性固定带；背固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手掌敏感区域；手背固定板上端长边一侧具有四个球形凹槽，另一侧具有柔性带连接轴；

上述手腕机构包括手腕固定板、柔性固定带、回转盘、振动电机；手腕固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手腕敏感区域；手腕固定板上表面中心处具有半圆形凹槽，回转盘底部也呈半圆形，回转盘底部的半圆形位于手腕固定板的半圆形凹槽中，并通过铰链固定在手腕固定板的中心位置，使回转盘能绕铰链的回转轴转动；回转盘具有一个柔性带连接轴；在手腕固定板上，根据拇指的方向，在半圆形凹槽的左侧或右侧开有球形凹槽；

上述四套双连杆手指机构的第三球形回转关节分别安装于手背固定板的四个球形凹槽中，球形回转关节会与球形凹槽契合，使每套双连杆手指机构整体能绕手背固定板相应的球形凹槽转动；四套双连杆手指机构通过手指固定板安装于食指、中指、无名指以及小拇指相应的部位；

上述单连杆手指机构连接装置包括球形回转关节、关节连杆；关节连杆前端与球形回转关节通过铰链相连，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；

上述单连杆手指机构连接装置通过其球形回转关节安装于手腕固定板的球形凹槽中；

上述单连杆手指机构通过柔性固定带与单连杆手指机构连接装置相连，柔性固定带一端与单连杆手指机构的关节连杆上的柔性带连接轴相连，另一端与连接装置中的关节连杆的柔性带连接轴相连，柔性固定带可调，使单连杆手指机构与手腕机构适宜不同人群穿戴；单连杆手指机构通过手指固定板安装于大拇指相应部位；

上述手背机构与手腕机构通过一根柔性固定带相连，柔性固定带一端与手背固定板上的柔性带连接轴相连，另一端与手腕机构中回转盘的柔性带连接轴相连，柔性固定带可调，使手背机构与手腕机构适宜不同人群佩戴。

3.利用权利要求2所述振动反馈与力反馈结合人机交互手套实现人机交互的方法，其特征在于包括以下过程：

（1）、使用者佩戴手套机构，利用振动反馈方法，进行人机交互操作：

（1-1）触碰虚拟空间中的物体，振动反馈机构中的振动电机会通过振动的强弱来给使用者提供反馈；物体越硬，振动越强，物体越软，振动越弱；

（1-2）振动反馈机构用于振动引导，人眼观测虚拟空间中的物体，存在视觉误差，当将空间中的某一物体搬至另一目标点时，会因为视觉误差而导致偏离；设定X-Y-Z三方向距离目标点的振动强弱程度：远离目标点振动幅度增大，接近目标点振动幅度减小，到达目标点振动消失，从而减小人机交互操作时的误差；

（2）、使用者佩戴手套机构，利用力反馈方法，进行人机交互操作：

抓取虚拟空间中的物体，根据空间中的目标物体，力反馈机构的牵引绳通过收缩对关节施加驱动力，改变绳子的收缩量，带动连杆产生变形，物体越大，收缩量越大；物体越小，收缩量越小。

4.权利要求3所述的振动反馈与力反馈结合人机交互手套实现人机交互的方法，其特征在于：

（1）柔性带位置调节

根据手指的区域进行划分，食指，中指，无名指和小拇指分为指尖-第一指间关节-指肚-第二指间关节-指根-掌骨间关节；大拇指分为指尖-指间关节-指肚-掌骨间关节；设定手掌的12个敏感区，其中食指、中指、无名指和小拇指的指尖和指根设定为敏感区；大拇指的指尖和指肚为敏感区；手掌中心为敏感区；手腕内侧中心为敏感区；双连杆手指机构中的手指固定板通过柔性带安装于食指、中指、无名指和小拇指敏感区的正上方，单连杆手指机构中的手指固定板通过柔性带安装于大拇指的敏感区的正上方；手背固定板通过柔性带安装于手掌敏感区的正上方；手腕固定板通过柔性带安装于手腕敏感区的正上方；

（2）利用振动电机布局实现振动反馈：

振动电机附于柔性固定带内表面，食指、中指、无名指、小拇指、大拇指、手腕、手背处一共有12个振动电机，分别位于上述12个敏感区；

触碰虚拟空间中的物体，对应敏感区的振动电机进行振动；当虚拟空间中的物体较大时，整个手掌都会触碰到物体， 12个敏感区的振动电机都会根据当前敏感区触碰物体的软硬程度，进行振动幅度的调节；

进行振动引导时，将12个振动电机分成6组；其中每个手指的两个振动电机为一组，手掌中心和手腕内侧中心的振动电机为一组；选取任意三组电机分别指示X-Y-Z方向；每组电机的振动只对当前方向产生影响，互不干涉；

（3）利用牵引绳控制对应关节实现力反馈：

上述双连杆手指机构的绳驱动力反馈机构，第一关节牵引绳只控制第一连杆，第二关节牵引绳只控制第二连杆；上述单连杆手指机构的绳驱动力反馈机构，单关节牵引绳只控制单连杆；第一关节牵引绳收缩，带动第一连杆弯曲，第一连杆带动手指的第二指间关节弯曲；第二关节牵引绳收缩，带动第二连杆弯曲，第二连杆带动掌骨间关节弯曲；单关节牵引绳收缩，带动单连杆弯曲，单连杆带动拇指指间关节弯曲；从而实现力反馈。