CN114035676B - 一种假手触觉反馈装置 - Google Patents

一种假手触觉反馈装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114035676B
CN114035676B CN202111231624.0A CN202111231624A CN114035676B CN 114035676 B CN114035676 B CN 114035676B CN 202111231624 A CN202111231624 A CN 202111231624A CN 114035676 B CN114035676 B CN 114035676B
Authority
CN
China
Prior art keywords
support
ring support
touch
inner ring
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111231624.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114035676A (zh
Inventor
李保江
柏基波
郭昱廷
王海燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Dianji University
Original Assignee
Shanghai Dianji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Dianji University filed Critical Shanghai Dianji University
Priority to CN202111231624.0A priority Critical patent/CN114035676B/zh
Publication of CN114035676A publication Critical patent/CN114035676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114035676B publication Critical patent/CN114035676B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/22—Matching criteria, e.g. proximity measures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/24—Classification techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种假手触觉反馈装置，包括外环支架、内环支架和多个振动机构，所述外环支架设置在内环支架的外侧，所述振动机构设置在外环支架和内环支架之间的空隙中，所述内环支架的内圈设置有穿戴槽，通过穿戴槽可将该装置固定在手臂上，振动机构包括万向轮和电机，万向轮贴在内环支架外侧，万向轮通过支撑柱与电机连接，电机设置在外环支架的内侧，控制器控制电机，控制器接收假手的触觉传感器的触觉信息，控制器根据得到的触觉信息，控制电机产生不同的转速，驱动万向轮转动，使穿戴槽振动。与现有技术相比，本发明具有反馈效果多、穿戴舒适等优点。

Description

一种假手触觉反馈装置
技术领域
本发明涉及触觉反馈领域，尤其是涉及一种假手触觉反馈装置。
背景技术
人手是一个精细的器官，它能够完成生活中的各种抓取任务。但是由于意外事故和疾病等原因造成了患者手部的缺失，解决这一问题的办法是佩戴假手。但是，目前的假手都有着成本昂贵、适用性差，无法满足手部缺失患者的日常生活需要。特别是在假手反馈物体信息至人体方面，为了使患者感觉到被抓取物体的触觉信息，通常使用触觉反馈装置。目前假手触觉反馈方案主要为振动反馈。但是由于目前的振动反馈方案只关注于假手触觉信息获取，对于作用于人体的反馈装置的研究过于匮乏，振动反馈的形式也较为单一。且长时间的振动反馈会使得人体的敏感度下降。
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而提供一种假手触觉反馈装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种假手触觉反馈装置，包括外环支架、内环支架和多个振动机构，所述外环支架设置在内环支架的外侧，所述外环支架连接内环支架，所述振动机构设置在外环支架和内环支架之间的空隙中，所述内环支架的内圈设置有穿戴槽，通过穿戴槽可将该装置固定在手臂上，所述振动机构的一端连接内环支架，另外一端固定在外环支架的内侧。
进一步地，所述振动机构包括万向轮和电机，所述万向轮贴在内环支架外侧，万向轮与电机连接，所述电机设置在外环支架的内侧。
进一步地，所述外环支架和内环支架的表面材料为橡胶。
进一步地，所述振动机构均匀分布在外环支架和内环支架之间。
进一步地，所述外环支架和内环支架之间设置了多块支撑板，所述外环支架和内环支架通过多块支撑板连接，所述多块支撑板支撑形成外环支架和内环支架之间的空隙。
进一步地，所述万向轮外侧设置有保护外壳。
进一步地，所述电机通过控制器驱动，所述控制器接收假手的触觉传感器的触觉信息，所述假手触觉反馈装置根据得到的触觉信息，控制电机产生转速，驱动万向轮转动，使穿戴槽振动。
进一步地，所述控制器工作步骤如下：
S1、采集触觉传感器的触觉数据，判断触觉数据类型，当触觉数据类型有效时，执行步骤S；当触觉数据类型无效时，继续采集触觉传感器的触觉数据；
S2、根据采集到的触觉数据类型，控制多个电机产生不同的转速，从而驱动万向轮转动。
进一步地，所述数据类型是否有效的判断方法为：
执行步骤S1时，采集到触觉传感器的触觉数据后，将触觉传感器的信息与此前存储的有效信息进行比对，若属于有效信息，则判定触觉数据类型有效，并匹配相关的物体类型；若不属于有效信息，则继续采集触觉传感器的触觉数据；
所述有效信息的获取方法如下：设定多种物体类型为有效物体，并分别进行抓取，将每一次触觉传感器获取的信息存储为有效信息。
进一步地，所述控制器类型为STM32系列单片机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明在内环支架外设置了多个振动机构，可实现多种振动效果，且振动机构包括电机和万向轮，电机根据控制器采集的数据类型驱动万向轮以不同的转速组合进行转动，有效地提供了多反馈效果，并可通过反馈效果知道抓取物体的信息，改善了使用者的体验。
2、本发明通过环状槽可穿戴在人的手臂上，且表面材质为橡胶，增加了舒适度，考虑了使用者的体验。
3、本发明在万向轮外侧设置有保护外壳，避免了外界对万向轮的干扰，提高了装置的稳定性。
4、本发明的控制器类型为STM32系列单片机，控制更精确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记：1-外环支架；2-内环支架；21-穿戴槽；3-振动机构；31-万向轮；311-保护外壳；32-电机；4-支撑柱；5-支撑板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供了一种假手触觉反馈装置，如图1所示，该假手触觉反馈装置可反馈假手的抓取物体信息，使用者可将该假手触觉反馈装置安装在另外一只手上，整体呈环状，包括外环支架1、内环支架2和多个振动机构3，振动机构3的数量优选为4个，外环支架1设置在内环支架2的外侧，外环支架1和内环支架2之间设置有多块支撑板5，优选为四块支撑板5，多块支撑板5均匀分布在外环支架1和内环支架2之间，外环支架1和内环支架2通过支撑板5连接。内环支架2的内圈设置有穿戴槽2，使用者可将穿戴槽2套在手臂上，以固定该假手触觉反馈装置。
多块支撑板5、外环支架1和内环支架2之间形成了多个空隙，而多个振动机构3分布在外环支架1和内环支架2之间的空隙中。振动机构3包括万向轮31和电机32，分别分布在振动机构3的两端，万向轮31贴在内环支架2的外侧，通过支撑柱4与电机32连接，电机32通过电机固定座设置在外环支架的内侧。每个电机32分别驱动对应连接的一个万向轮31。同时万向轮31的外侧也设置有保护外壳311，保护外壳311是一个正方体罩，边长略小于万向轮31的直径，万向轮31的一部分伸出保护外壳311的底部与内环支架2的外侧接触，设置保护外壳311是为了避免使用者误触或者外界的其它干扰，使得万向轮31在内环支架2上正常转动。
万向轮31的转动完全受电机32控制，而电机32通过STM32F103ZET6单片机进行控制，该单片机接收假手的触觉传感器中的触觉信息，单片机的工作流程如下：
步骤S1、采集触觉传感器的触觉数据，并判断触觉数据的类型，当触觉数据类型有效时，执行步骤S2；当触觉数据类型无效时，继续采集触觉传感器的触觉数据。
此处需要对触觉数据类型的有效进行说明，其判断方法为：设定好多种物体类型，作为有效物体，并先分别抓取这些有效物体，将每一次触觉传感器获取的信息存储为有效信息，同时标注相应的物体类型。在执行步骤S1时，采集到触觉传感器的触觉数据后，将触觉传感器的信息与此前存储的有效信息进行比对，若属于有效信息，则判定触觉数据类型有效，并匹配相关的物体类型；若不属于有效信息，则继续采集触觉传感器的触觉数据。
步骤S2、根据采集到的触觉数据类型，即其中匹配到的物体类型，每一种物体类型对应一种电机32转速组合，假设四个电机分别为A、B、C、D，具体物体类型与电机32转速组合的对应关系如表1所示，控制多个电机32产生对应的转速，驱动万向轮31转动。
换言之，当假手抓取到有效物体时，单片机会准确识别出有效物体的类型，并使每个电机32以不同的转速进行转动，从而使得万向轮31也以不同的转速进行转动；当万向轮31转动时，与其连接的穿戴槽21周围会引起振动，不同的转速引起的振动效果也不同，而本实施例设置了四个万向轮31，其又能以不同的转速进行转动，使得穿戴槽21可感受到多种振动效果，使用者可根据振动效果感知物体类型。
表1物体类型与电机转速对应表
需要说明的是，上表中，A0A1A2分别表示电机A的三种转速，A0表示转速为0，根据四种电机32的不同转速组合，可达到多种反馈效果。
本实施例提供的假手触觉反馈装置材料中外环支架1和内环支架2的表面材料为橡胶，提高了穿戴时的舒适度，且穿戴槽21的大小与人体手臂粗细程度相匹配，且外环支架1的直径略大于内环支架2，不会影响使用者的正常活动。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种假手触觉反馈装置，其特征在于，包括外环支架(1)、内环支架(2)和多个振动机构(3)，所述外环支架(1)设置在内环支架(2)的外侧，所述外环支架(1)连接内环支架(2)，所述振动机构(3)设置在外环支架(1)和内环支架(2)之间的空隙中，所述内环支架(2)的内圈设置有穿戴槽(21)，通过穿戴槽(21)可将该装置固定在手臂上，所述振动机构(3)的一端连接内环支架(2)，另外一端固定在外环支架(1)的内侧；
所述振动机构(3)包括万向轮(31)和电机(32)，所述万向轮(31)贴在内环支架(2)外侧，万向轮(31)与电机(32)连接，所述电机(32)设置在外环支架(1)的内侧；
所述外环支架(1)和内环支架(2)的表面材料为橡胶；
所述振动机构(3)均匀分布在外环支架(1)和内环支架(2)之间；
所述外环支架(1)和内环支架(2)之间设置了多块支撑板(5)，所述外环支架(1)和内环支架(2)通过多块支撑板(5)连接，所述多块支撑板(5)支撑形成外环支架(1)和内环支架(2)之间的空隙；
所述电机(32)通过控制器驱动，所述控制器接收假手的触觉传感器的触觉信息，所述假手触觉反馈装置根据得到的触觉信息，控制电机(32)产生转速，驱动万向轮(31)转动，使穿戴槽(21)振动；
所述万向轮(31)外侧设置有保护外壳(311)；
所述控制器工作步骤如下：
S1、采集触觉传感器的触觉数据，判断触觉数据类型，当触觉数据类型有效时，执行步骤S2；当触觉数据类型无效时，继续采集触觉传感器的触觉数据；
S2、根据采集到的触觉数据类型，控制多个电机(32)产生不同的转速，从而驱动万向轮(31)转动；
所述数据类型是否有效的判断方法为：
执行步骤S1时，采集到触觉传感器的触觉数据后，将触觉传感器的信息与此前存储的有效信息进行比对，若属于有效信息，则判定触觉数据类型有效，并匹配相关的物体类型；若不属于有效信息，则继续采集触觉传感器的触觉数据；
所述有效信息的获取方法如下：设定多种物体类型为有效物体，并分别进行抓取，将每一次触觉传感器获取的信息存储为有效信息；
所述控制器类型为STM32系列单片机。
CN202111231624.0A 2021-10-22 2021-10-22 一种假手触觉反馈装置 Active CN114035676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111231624.0A CN114035676B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种假手触觉反馈装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111231624.0A CN114035676B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种假手触觉反馈装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114035676A CN114035676A (zh) 2022-02-11
CN114035676B true CN114035676B (zh) 2024-04-26

Family

ID=80135176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111231624.0A Active CN114035676B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种假手触觉反馈装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114035676B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103885615A (zh) * 2014-03-18 2014-06-25 东南大学 一种用于移动终端交互的便携式力触觉反馈电容笔
CN108720806A (zh) * 2018-03-08 2018-11-02 南京航空航天大学 一种穿戴式手臂力触觉反馈装置
CN110198697A (zh) * 2016-09-27 2019-09-03 布鲁斯·穆里森 利用中空马达的设备
CN113509298A (zh) * 2021-06-16 2021-10-19 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于振动的假肢手力位信息反馈系统及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10055949B2 (en) * 2017-01-05 2018-08-21 Immersion Corporation Adjustable haptic wearables

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103885615A (zh) * 2014-03-18 2014-06-25 东南大学 一种用于移动终端交互的便携式力触觉反馈电容笔
CN110198697A (zh) * 2016-09-27 2019-09-03 布鲁斯·穆里森 利用中空马达的设备
CN108720806A (zh) * 2018-03-08 2018-11-02 南京航空航天大学 一种穿戴式手臂力触觉反馈装置
CN113509298A (zh) * 2021-06-16 2021-10-19 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于振动的假肢手力位信息反馈系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114035676A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Development of a multi-DOF prosthetic hand with intrinsic actuation, intuitive control and sensory feedback
CN202223388U (zh) 一种可穿戴的脑控智能假肢
CN102309365A (zh) 一种可穿戴的脑控智能假肢
CN106334265A (zh) 以功能性肌肉电刺激驱动的外骨骼助行系统及助行方法
CN114035676B (zh) 一种假手触觉反馈装置
CN105691505B (zh) 单踏板可转向的两轮电动平衡车
CN107753242A (zh) 一种缓解腕关节痉挛的镜像装置
CN207189699U (zh) 一种3d打印绳索牵引式仿生机械手
CN105768665A (zh) 一种智能可穿着随身椅子
CN106814738A (zh) 一种基于体感控制技术的轮式机器人及其操控方法
WO2021184957A1 (zh) 一种上肢康复训练系统及执行运动意图的方法
CN102600031B (zh) 一种治疗康复系统
CN110151413A (zh) 一种太阳能机械臂式智能轮椅
CN110559154A (zh) 一种智能开口训练器及配套的智能诊疗系统
CN107184361A (zh) 基于ARM和Linux操作系统的手部康复外骨骼人机交互系统
CN115006190A (zh) 一种坐式可变刚度外骨骼及变柔顺性按需辅助控制方法
CN205849740U (zh) 一种智能视觉训练仪器
WO2022099807A1 (zh) 一种基于肌电信号和脑电错误电位的机器人自然控制方法
TW202100123A (zh) 平衡輔助系統及穿戴式裝置
WO2022116784A1 (zh) 基于脑可塑的动作辅助装置及其控制方法、电路
TWI605809B (zh) 動力輔助輪椅結構及操作方法
CN217564538U (zh) 一种宠物按摩器
CN106580553A (zh) 智能挖耳勺
Lyman et al. Studies toward a practical computer-aided arm prosthesis system
Rokonuzzaman et al. Design of an autonomous mobile wheel chair for disabled using electrooculogram (EOG) signals

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant