CN111941401B - 一种高度普适性的外骨骼式数据手套 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高度普适性的外骨骼式数据手套，包括手套、手环、控制器、操作板、连接机构、压力传感器、伸缩位移传感器和电机，所述手套包括手掌部、手指部和关节部，所述手指部包括双节指套和四个三节指套，所述双节指套包括指尖节一和指根节一，所述三节指套包括指尖节二、指根节二和中间节，所述手指部的两个相邻的指节均通过所述关节部转动连接。与此同时，本发明能够通过关节部和电机的配合工作，给用户的手部施加力度增强虚拟现实的真实度，同时配合手指部和连接机构的工作，使用户的手部做出动作能够通过电位器检测出关节处的运动角度，实现外骨骼式数据手套在关节运动上的数据传递以及施加力度模拟现实。

Description

一种高度普适性的外骨骼式数据手套
技术领域
本发明涉及一种高度普适性的外骨骼式数据手套。
背景技术
随着VR技术以及AR技术的普及，对于现实数据与虚拟数据的采集与交互必将得到极好的发展，其普及也成为了大势所趋，现有的数据手套成本高，并且只现有的数据手套为爪状外骨骼式数据手套，只能通过指尖和手掌的传感器完成数据采集，但是指节部分的运动无法准确捕捉，在使用时缺少很多数据去分析准确的手部动作，导致反馈机制无法做出更真实的反馈动作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高度普适性的外骨骼式数据手套，以解决现有技术中外骨骼式数据手套缺少指节部分的数据采集装置，无法精准的分析准确的手部动作以及无法做出更真实的反馈动作，并且成本较高难以普及的问题。
所述的高度普适性的外骨骼式数据手套，包括手套、手环、控制器、操作板、连接机构、压力传感器、伸缩位移传感器和电机，所述手套包括手掌部、手指部和关节部，所述手指部包括双节指套和四个三节指套，所述双节指套包括指尖节一和指根节一，所述三节指套包括指尖节二、指根节二和中间节，所述手指部的两个相邻的指节均通过所述关节部转动连接，所述关节部包括第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和所述第二固定块分别固定在相邻的两个指节上，所述第一固定块和所述第二固定块通过所述电机转动连接，所述指尖节一与所述指根节一之间通过所述连接机构连接，所述指根节一和四个所述指根节二均通过所述连接机构与所述手掌部连接，所述指根节二与所述中间节之间通过所述连接机构连接，当所述手掌部、所述手指部和所述关节部之间产生相对运动时，所述连接机构开始对手部的运动进行信息采集工作，并且通过所述电机完成反馈工作。
优选的，所述连接机构包括电位器基座、电位器、连杆一和连杆二，所述电位器的固定端安装在所述电位器基座上，所述连杆二的一端与所述电位器的活动端固定连接，另一端与所述连杆一的一端转动连接，所述连杆一的另一端分别安装在所述中间节、所述指根节二、所述指根节一和所述指尖节一上，所述电位器基座与所述连杆一一一对应的安装在所述指根节二、手掌部和所述指根节一上，所述压力传感器固定在所述指尖节一和所述指尖节二上，所述伸缩位移传感器设置在所述中间节上，所述连杆一的端部与所述指根节一通过万向节连接，其余所述连杆一的端部与所述手指部固定连接。
优选的，所述控制器安装在所述手掌部上，所述操作板安装在所述手环上，所述电机、操作板、压力传感器、伸缩位移传感器和电位器均与所述控制器连接。
优选的，所述万向节采用球笼式万向节。
优选的，所述电机为微型伺服电机。
优选的，所述手环具有一定弹性，在一定范围内不仅能贴合用户手腕，还能保证不会对用户手腕太大的压力。
本发明的优点在于：该数据手套能够通过关节部和电机的配合工作，给用户的手部施加力度增强虚拟现实的真实度，同时配合手指部和连接机构的工作，使用户的手部做出动作能够通过电位器检测出关节处的运动角度，实现外骨骼式数据手套在关节运动上的数据传递以及施加力度模拟现实，使数据更全面，增加用户体验感，并且还能够通过可伸缩的中间节和伸缩位移传感器满足手指长度不同的用户都能体验符合自己手指长度的虚拟现实的交互体验，增加该装置的普适性，该装置采用电位器作为角度传感器，成本更加低，能够一定程度上的提高该装置的普及性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的俯视图。
附图中的标记为：1、手环，21、手掌部，221、指尖节一，222、指根节一，223、指尖节二，224、指根节二，225、中间节，23、关节部，3、控制器，4、操作板，5、电位器基座，6、电位器，7、连杆一，8、连杆二，9、压力传感器，10、伸缩位移传感器，11、电机。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1-3所示，本发明提供了一种高度普适性的外骨骼式数据手套，包括手套、手环1、控制器3、操作板4、连接机构、压力传感器9、伸缩位移传感器10和电机11，手套包括手掌部21、手指部和关节部23，手指部包括双节指套和四个三节指套，双节指套包括指尖节一221和指根节一222，三节指套包括指尖节二223、指根节二224和中间节225，手指部的两个相邻的指节均通过关节部23转动连接，关节部23包括第一固定块和第二固定块，第一固定块和第二固定块分别固定在相邻的两个指节上，第一固定块和第二固定块通过电机11转动连接，指尖节一221与指根节一222之间通过连接机构连接，指根节一222和四个指根节二224均通过连接机构与手掌部21连接，指根节二224与中间节225之间通过连接机构连接，当手掌部21、手指部和关节部23之间产生相对运动时，连接机构开始对手部的运动进行信息采集工作，并且通过电机11完成反馈工作。
连接机构包括电位器基座5、电位器6、连杆一7和连杆二8，电位器6的固定端安装在电位器基座5上，连杆二8的一端与电位器6的活动端固定连接，另一端与连杆一7的一端转动连接，连杆一7的另一端分别安装在中间节225、指根节二224、指根节一222和指尖节一221上，电位器基座5与连杆一7一一对应的安装在指根节二224、手掌部21和指根节一222上，压力传感器9固定在指尖节一221和指尖节二223上，伸缩位移传感器10设置在中间节225上，连杆一7的端部与指根节一222通过万向节连接，其余连杆一7的端部与手指部固定连接。
控制器3安装在手掌部21上，操作板4安装在手环1上，电机11、操作板4、压力传感器9、伸缩位移传感器10和电位器6均与控制器3连接。
万向节采用球笼式万向节。
电机11为微型伺服电机。
手环1具有一定弹性，在一定范围内不仅能贴合用户手腕，还能保证不会对用户手腕太大的压力。
使用该数据手套时，首先将手环1戴在手腕上，把手指插入到对应的手指部中，根据手指长度调节好中间节225的长度，通过操作板4将该数据手套通电，所有电位器6和伸缩位移传感器10将位置信息传递到控制器3中，当数据手套配合虚拟现实设备进行使用时，关节部23和电机11可以根据实际需求按照需要的转速和转向在适当的时间进行运动，同时配合连杆一7、连杆二8、电位器6和电位器基座5的工作，模拟用户的手部在关节处的受力，控制手指压力传感器9可以在现实环境中，检测用户在抓取实际物品时施加的力度，并将数据传递到控制器3中，所有输送至控制器3中的数据，经控制器3处理后传递到电脑端，与其他设备一起形成虚拟与现实环境中的交互效果，该数据手套能够通过关节部23和电机11的配合工作，给用户的手部施加力度增强虚拟现实的真实度，同时配合手指部和连接机构的工作，使用户的手部做出动作能够通过电位器6检测出关节处的运动角度，实现外骨骼式数据手套在关节运动上的数据传递以及施加力度模拟现实，使数据更全面，增加用户体验感，并且还能够通过可伸缩的中间节225和伸缩位移传感器10满足手指长度不同的用户都能体验符合自己手指长度的虚拟现实的交互体验，增加该装置的普适性，该装置采用电位器6作为角度传感器，成本更加低，能够一定程度上的提高该装置的普及性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高度普适性的外骨骼式数据手套，其特征在于：包括手套、手环（1）、控制器（3）、操作板（4）、连接机构、压力传感器（9）、伸缩位移传感器（10）和电机（11），所述手套包括手掌部（21）、手指部和关节部（23），所述手指部包括双节指套和四个三节指套，所述双节指套包括指尖节一（221）和指根节一（222），所述三节指套包括指尖节二（223）、指根节二（224）和中间节（225），所述手指部的两个相邻的指节均通过所述关节部（23）转动连接，所述关节部（23）包括第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和所述第二固定块分别固定在相邻的两个指节上，所述第一固定块和所述第二固定块通过所述电机（11）转动连接，所述指尖节一（221）与所述指根节一（222）之间通过所述连接机构连接，所述指根节一（222）和四个所述指根节二（224）均通过所述连接机构与所述手掌部（21）连接，所述指根节二（224）与所述中间节（225）之间通过所述连接机构连接，当所述手掌部（21）、所述手指部和所述关节部（23）之间产生相对运动时，所述连接机构开始对手部的运动进行信息采集工作，并且通过所述电机（11）完成反馈工作；
所述连接机构包括电位器基座（5）、电位器（6）、连杆一（7）和连杆二（8），所述电位器（6）的固定端安装在所述电位器基座（5）上，所述连杆二（8）的一端与所述电位器（6）的活动端固定连接，另一端与所述连杆一（7）的一端转动连接，所述连杆一（7）的另一端分别安装在所述中间节（225）、所述指根节二（224）、所述指根节一（222）和所述指尖节一（221）上，所述电位器基座（5）与所述连杆一（7）一一对应的安装在所述指根节二（224）、手掌部（21）和所述指根节一（222）上，所述压力传感器（9）固定在所述指尖节一（221）和所述指尖节二（223）上，所述伸缩位移传感器（10）设置在所述中间节（225）上，所述连杆一（7）的端部与所述指根节一（222）通过万向节连接，其余所述连杆一（7）的端部与所述手指部固定连接；
所述控制器（3）安装在所述手掌部（21）上，所述操作板（4）安装在所述手环（1）上，所述电机（11）、操作板（4）、压力传感器（9）、伸缩位移传感器（10）和电位器（6）均与所述控制器（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高度普适性的外骨骼式数据手套，其特征在于：所述万向节采用球笼式万向节。
3.根据权利要求1所述的一种高度普适性的外骨骼式数据手套，其特征在于：所述电机（11）为微型伺服电机。
4.根据权利要求1所述的一种高度普适性的外骨骼式数据手套，其特征在于：所述手环（1）具有一定弹性，在一定范围内不仅能贴合用户手腕，还能保证不会对用户手腕太大的压力。
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