CN116372956A - 一种连杆外骨骼式数据手套 - Google Patents
一种连杆外骨骼式数据手套 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116372956A CN116372956A CN202310349123.5A CN202310349123A CN116372956A CN 116372956 A CN116372956 A CN 116372956A CN 202310349123 A CN202310349123 A CN 202310349123A CN 116372956 A CN116372956 A CN 116372956A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- finger
- thumb
- fingerstall
- index finger
- knuckle
- 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.)
- Pending
Links
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 claims abstract description 309
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 claims abstract description 179
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 119
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 claims abstract description 81
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 39
- 210000004932 little finger Anatomy 0.000 claims abstract description 27
- 101100291369 Mus musculus Mip gene Proteins 0.000 claims description 79
- 101150116466 PALM gene Proteins 0.000 claims description 79
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 30
- 210000000811 metacarpophalangeal joint Anatomy 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 18
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005057 finger movement Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 210000000236 metacarpal bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Abstract
本发明属于机器人技术领域，涉及一种连杆外骨骼式数据手套，包括手掌背板结构，以及与其连接的大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套；所述大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与手掌背板结构的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。所述手掌背板结构、大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套上分别设有紧固装置。本发明提出的数据手套可以实现对人手21个自由度的数据的完全采集，特别地，可以实现对大拇指5个自由度的运动监测。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种连杆外骨骼式数据手套。
背景技术
随着机器人技术的发展，其应用场景越来越复杂多样化，且受到机构、控制、人工智能和传感技术水平的限制，人与计算机的交互活动越来越成为人们日常生活的一个重要组成部分。手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段，数据手套是虚拟现实系统中重要的人机交互设备，它可以捕捉人手的动作与姿态信息，将信息传递给虚拟现实系统，在系统中再现手部的动作与姿态。为提高人机穿戴的相容性，确保该手部外骨骼机构可以适应不同的人手，并尽可能保留人手原本的运动能力，往往采取不过分追求力反馈的效果，即采用确定的外骨骼构型来读取关节角度。
人体手部是一个多冗余信息的活动体，其关节间运动存在着相关性。人手是一个复杂的结构，手与操作对象之间的作用力和运动都很复杂，而且不同手不同物体之问都有差异，人手还具有弹性，很难精确建模。就目前现有的力反馈数据手套而言，多采用必须配备弹簧管的绳索传动装置，其很容易产生摩擦与滞后问题，不易于控制；现有的力反馈数据手套虽然能对手指进行力反馈，但只能在人手指尖的指腹方向施加主动力，无法对指背方向的力进行反馈处理；大多数数据手套集成度不高，即驱动与外骨骼机构本身不为一体，整个设备需要很多的附件，对操作者的使用带来不便。
发明内容
本发明提出一种连杆外骨骼式数据手套，用于克服现有数据手套在骨骼与人手之间的相容性差的问题，以及传动机构过于复杂和沉重的缺陷。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种连杆外骨骼式数据手套，其特殊之处在于：
包括手掌背板结构，以及与其连接的大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套；
所述大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与手掌背板结构的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。
所述手掌背板结构、大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套上分别设有紧固装置。
优选的，上述手掌背板结构上分别连接食指、中指、无名指与小拇指的位置设置两个通孔，食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套分别通过其对应的一个通孔与手掌背板结构的连接，通过调整掌指关节的位置，以满足对操作者手掌大小的普适性。
优选的，上述手掌背板结构的紧固装置包括分别设置在手掌背板结构两侧的通孔，手掌绑带通过该通孔，将手掌背板结构固定在手掌背部。
优选的，上述大拇指关节监测指套包括大拇指连接件、大拇指固定板、近指节环形指套、大拇指远指节环形指套；
所述大拇指连接件与手掌背板结构的平行台架连接；大拇指连接基座通过大拇指连接转轴旋转连接在大拇指连接件；大拇指连接基座和大拇指第一摇臂通过销轴连接；
所述大拇指固定板上设有大拇指孔座，大拇指孔座与大拇指第一连杆的一端通过销轴连接，大拇指第一连杆的另一端与大拇指第一摇臂通过销轴连接；在大拇指孔座上端旋转连接大拇指旋转孔座，在大拇指旋转孔座背部设置安装电位器的凹槽，电位器实时监测人手掌指关节相对于手掌弯曲角度的实时变化。大拇指旋转孔座与大拇指第二摇臂的一端通过销轴连接，大拇指第二摇臂另一端与大拇指第二连杆的一端通过销轴连接，大拇指第二连杆的另一端与近指节环形指套通过销轴连接，大拇指第三摇臂的一端与近指节环形指套通过销轴连接，另一端与电位器基座的一端通过销轴连接，电位器基座的另一端与大拇指远指节环形指套通过销轴连接，电位器基座上设置电位器，电位器用于监测大拇指远指节弯曲程度。
优选的，上述大拇指关节监测指套上的紧固装置包括分别设置在大拇指远指节环形指套、近指节环形指套两侧的通孔，二者的通孔分别连接绑带。
优选的，上述大拇指远指节环形指套、近指节环形指套均为弧形结构，使其可以更好地与拇指背部贴合。
优选的，上述食指关节监测指套包括食指掌指关节孔座，食指掌指关节孔座通过食指关节转轴与手掌背板结构旋转连接，在手掌背板结构下方对应食指关节转轴处设有食指掌指关节电位器，其目的为监测手指近关节相对于手掌背板结构的弯曲程度。
食指掌指关节孔座与食指第一摇臂的一端通过转轴连接，食指第一摇臂另一端与食指第一连杆通过销轴连接，食指第一连杆的另一端与食指近指节环形指套通过销轴连接；食指第二摇臂的一端与食指近指节环形指套通过销轴连接，另一端与食指中指节孔座的一端通过销轴连接，食指中指节孔座的另一端与食指中指节指套通过销轴连接，在食指中指节孔座的侧面设置电位器，监测手指中指节的外展与内收运动。
食指第三摇臂的一端通过转轴与食指中指节指套连接，食指第三摇臂另一端与食指远指节孔座的一端通过销轴连接，食指远指节孔座侧面设置食指远指节电位器，食指远指节孔座的另一端通过转轴与食指远指节环形指套相连。
优选的，上述食指关节监测指套上的紧固装置包括分别设置在食指近指节环形指套、食指中指节指套、食指远指节环形指套两侧的通孔，三者的通孔分别连接绑带。
优选的，上述食指近指节环形指套、食指中指节指套、食指远指节环形指套均为弧形结构，使其可以更好地与食指背部贴合。
优选的，上述中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与食指关节监测指套的结构相同。
本发明的优点：
1)本发明提出的数据手套可以实现对人手21个自由度的数据的完全采集，特别地，可以实现对大拇指5个自由度的运动监测；
2)本发明提出的数据手套采用电位器对关节弯曲角度进行信号采集，相较于其他传感器，避免了由于外置传感器过大的问题而过于冗余的问题，并降低了成本；
3)本发明提出的数据手套重量较轻，减少由于重量对人手的额外负担；
4)本发明提出的数据手套可以灵敏、精确的监测出各个指节在三维空间中的位置和运动状态，通过位于相邻指节中的电位器，可以分析两个相邻指节间协同的运动规律；
5)本发明提出的数据手套，手指的监测机构采用手背部穿戴形式，使得各个手指间的运动不存在干扰，降低由于机构对人手的限制与阻碍。
附图说明
图1是本发明提出的数据手套轴测结构图；
图2是本发明提出的数据手套机构正视图；
图3是图2中大拇指机构的结构图；
图4是大拇指机构弯曲原理图；
图5是图2中食指机构的结构图；
图6是食指机构弯曲原理图。
其中：大拇指关节监测指套-1、食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5、手掌背板结构-6、电位器-7、电位器基座-8、大拇指远指节绑带-9、近指节环形指套-10、手掌绑带-11、大拇指连接件-12、大拇指连接转轴-13、大拇指连接基座-14、大拇指第一摇臂-15、大拇指第一连杆-16、大拇指孔座-17、大拇指固定板-18、大拇指远指节环形指套-19、远端指节转轴-20、大拇指第三摇臂-21、大拇指第二连杆-22、大拇指第二摇臂-23、转轴-24、大拇指旋转孔座-25、转轴-26、大拇指近指节绑带-27、转轴垫片-28、食指远指节孔座-29、食指第三摇臂-30、食指中指节孔座-31、食指第二摇臂-32、食指第一连杆-33、食指第一摇臂-34、转轴-35、食指掌指关节孔座-36、食指关节转轴-37、食指掌指关节电位器-38、食指近指节环形指套-39、食指近指节绑带-40、转轴-41、食指中指节绑带-42、食指中指节指套-43、转轴-44、食指远指节环形指套-45、食指远指节绑带-46、食指关节电位器-47、垫片-48、压簧-49、食指中指节电位器-50、食指远指节电位器-51。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
人手在进行抓取时，经常会根据被抓取物体的形状与位姿而改变抓取方式。该发明的抓取方式依托于人手，人手存在着21自由度，其中，食指、中指、无名指与小指存在着4个自由度，大拇指存在着5个自由度。拇指是人手中最重要的一根手指，它不但可以完成屈伸、外展、内收及转指等运动，而且拇指可以配合其它四根手指实现对指及对掌等复杂、精细的活动，人手抓握物体的能力主要来源于拇指和其余四指的对指及对掌功能。该发明装置的特点在于对应于人手的各个关节，完成了人手的全21自由度操作，使得在操作者佩戴该发明时，减少由于该发明在结构上的限制与约束，使得手指可以正常的完成内收、外展、弯曲等正常运动。
参见图1和图2，一种连杆外骨骼式数据手套，包括手掌背板结构-6，以及与其连接的大拇指关节监测指套-1、食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5。
所述大拇指关节监测指套-1、食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5与手掌背板结构-6的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。
所述手掌背板结构-6、大拇指关节监测指套-1、食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5上分别设有紧固装置，用于将手掌背板结构-6、大拇指关节监测指套-1、食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5分别固定在手掌、大拇指、食指、中指、无名指和小指的背面。
以手掌背板结构-6的紧固装置为例，上述手掌背板结构-6的紧固装置包括分别设置在手掌背板结构-6两侧的通孔，手掌绑带-11通过该通孔，将手掌背板结构-6固定在手掌背部。
作为本发明的一个优选实施例，上述手掌背板结构-6上分别连接食指、中指、无名指与小拇指的位置设置两个通孔，食指关节监测指套-2、中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5分别通过其对应的通孔与手掌背板结构-6的连接，通过调整掌指关节的位置，以满足对操作者手掌大小的普适性。
本发明将连杆装置应用于数据手套的手指设计，通过连杆与相邻基座相连接，从而测量完成抓握动作时，一根手指上相邻的两个指节弯曲的角度，以及手指掌指节相对于手掌弯曲的角度，从而对各个指节的协同性运动进行分析。
作为本发明的一个优选实施例，参见图3和图4，上述大拇指关节监测指套-1包括大拇指连接件-12、大拇指固定板-18、近指节环形指套-10、大拇指远指节环形指套-19。在使用时，大拇指固定板-18与大拇指掌指关节固定，近指节环形指套-10与大拇指近端指尖关节固定，大拇指远指节环形指套-19和大拇指远端指尖关节固定。
所述大拇指连接件-12与手掌背板结构-6的平行台架固定连接；大拇指连接基座-14通过大拇指连接转轴-13旋转连接在大拇指连接件-12，大拇指连接转轴-13上设有凹槽，凹槽内设有转轴垫片-28，大拇指连接件-12对应大拇指连接转轴-13处设置有电位器，其通过大拇指连接转轴-13的旋转从而确定手掌背板结构-6与大拇指关节监测指套-1的相对位置。大拇指连接基座-14和大拇指第一摇臂-15通过转轴26连接；所述大拇指固定板-18上设有大拇指孔座-17，大拇指孔座-17与大拇指第一连杆-16的一端通过销轴连接，大拇指第一连杆-16的另一端与大拇指第一摇臂-15通过销轴连接。大拇指固定板-18横截面为正方形结构，通过胶固定于手掌的表面，在大拇指固定板-18上表面设有固定大拇指孔座-17的安装凹槽，避免大拇指孔座-17与大拇指固定板-18之间的相对移动。
在大拇指孔座-17上端旋转连接大拇指旋转孔座-25，在大拇指旋转孔座-25背部设置安装电位器的凹槽，电位器实时监测人手掌指关节相对于手掌弯曲角度的实时变化。大拇指旋转孔座-25与大拇指第二摇臂-23的一端通过转轴24连接，大拇指第二摇臂-23另一端与大拇指第二连杆-22的一端通过销轴连接，大拇指第二连杆-22的另一端与近指节环形指套-10通过销轴连接，大拇指第三摇臂-21的一端与近指节环形指套-10通过销轴连接，另一端与电位器基座-8的一端通过销轴连接，电位器基座-8的另一端与大拇指远指节环形指套-19通过销轴连接，电位器基座-8上设有凹槽，电位器-7安装凹槽内，电位器-7用于监测大拇指远指节弯曲程度。
本数据手套大拇指关节监测指套-1是一个具有5个自由度的高度集合机构，可以实现手掌的外展与内收，同时与其他手指配合，以完成夹取、弯曲等相应动作。
作为本发明的一个优选实施例，参见图3和图4，上述大拇指关节监测指套-1上的紧固装置包括分别设置在大拇指远指节环形指套-19、近指节环形指套-10两侧的通孔，二者的通孔分别连接绑带。近指节环形指套-10上的紧固装置包括设置在其两侧的通孔，大拇指近指节绑带-27透过通孔将大拇指近指节环形指套-10与大拇指近指节固定，避免由于两者由于存在相对移动所产生的测量误差。大拇指远指节环形指套-19上的紧固装置包括设置在大拇指远指节环形指套-19两侧的通孔，通过通孔将大拇指远指节绑带-9将大拇指远指节固定，减少由于机构运动对人手手指运动的干扰。
作为本发明的一个优选实施例，参见图3和图4，上述大拇指远指节环形指套-19、近指节环形指套-10均为弧形结构，使其可以更好地与拇指背部贴合。
大拇指机构弯曲原理如图4所示，大拇指近指节绑带-27与大拇指近指环形节指套-10相连接，用以实时监测大拇指近指节弯曲角度，并监测拇指的近指节在三维空间中的位姿方位；人手的近指节可分解为两个方向上的分运动，一个是平行于拇指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于拇指近指节背面的外展与内收运动。首先将大拇指固定板-18固定与大拇指掌指关节固定，当掌指关节做屈伸运动时，依附于大拇指固定板-18的大拇指旋转孔座-25带动大拇指第二摇臂-23，并带动与之固接的大拇指第二连杆-22与之运动，并实时测量拇指近指节关节的弯曲角度。当大拇指的指尖关节做屈伸运动时，依附于拇指远指节的电位器基座-8跟随其一同运动，从而使得电位器基座-8中的电位器-7可以实时测量大拇指远指节关节屈伸的角度和状态。
参见图5，所述数据手套食指关节监测指套-2的结构为：通过食指关节转轴-37将食指关节监测手套-2固定在手掌背板结构-6上相对应的通孔上，在手掌背板结构-6下方设有食指掌指关节电位器-38，其目的为监测手指近关节相对于手掌背板结构-6的弯曲程度。食指掌指关节孔座-36与手掌背板结构-6的食指关节相连，其侧面设有食指关节电位器-47，用于测量弯曲角度，在食指关节转轴-37上设有凹槽，用于安装垫片-48、压簧-49，压簧提供的弹力可以防止食指掌指关节孔座-36相对于手掌背板结构-6来回窜动。通过转轴-35使得食指掌指关节孔座-36与食指第一摇臂-34连接，食指第一摇臂-34另一端与食指第一连杆-33连接，两者实现可相对转动。
食指掌指关节部分外置于食指，通过食指第一连杆-33与食指近指节环形指套-39相连，食指近指节环形指套-39的紧固装置包括两侧的通孔，其目的为使近指绑带-40穿过其中，并实现近指节指套部位零件与近指节的固定。
食指第二摇臂-32与食指近指节环形指套-39另一端相连，通过食指第二摇臂-32的推拉从而带动另一端食指中指节孔座-31的相对运动。在食指中指节孔座-31的侧面设有凹槽，食指中指节电位器-50布局于该凹槽之中并监测手指中指节的外展与内收运动。在食指中指节孔座-31的下方存在食指中指关节指套-43，食指中指节指套-43与食指中指节绑带-42将食指中指节固定，当食指近指节做屈伸运动时，食指的中指节跟随其一同运动，从而带动食指中指节孔座-31背部的食指中指节电位器-50实时测量食指中指节的外展与内收的角度并实时监测其运动状态。食指第三摇臂-30通过转轴-41与食指中指节指套-43连接，食指第三摇臂-30另一端与食指远指节孔座-29相连，食指远指节孔座-29侧面设有放置食指远指节电位器-51的凹槽，并通过转轴-44与食指远指节环形指套-45相连。食指远指节环形指套-45侧面存在通孔，其目的为穿过食指远指节绑带-46，使之与食指远指节固定，当食指远指节做屈伸运动时，依附于远指节上方的食指远指节孔座-29与之一同运动，并通过转轴-44的转动，从而测量出食指远指节外展与内收的状态。
参见图6，食指结构弯曲原理为：当食指的掌指关节做屈伸运动时，由食指近指节绑带-40与食指近指节环形指套-39所形成的近指节结构跟随其一同运动，并通过对食指第一连杆-33带动近指节结构所在的轴转动，此时近指节关节进行屈伸运动；从而带动依附于食指中指节指套-43跟随其一同运动，此时带动与之固接的食指中指节孔座-31的轴的转动，依附于食指中指节孔座-31中的食指中指节电位器-50实时监测中指节屈伸的程度，并实时测量出其屈伸的角度与运动状态；食指远指节环形指套-45纵截面与食指远指节的截面类似，通过食指远指节绑带-46固定，由于中指节弯曲角度的改变，食指远指节做屈伸运动时，依附于食指远指节的食指远指节孔座-29的角度发生改变，带动转轴-44的转动角度的变化，固定于食指远指节孔座-29中的食指远指节电位器-51能够实时的监测食指远指节的角度和状态。通过分析食指掌指关节电位器-38、食指中指节电位器-5和食指远指节电位器-51的电位器的数值变化，可以分析当人手食指在抓握、弯曲情况下，食指的运动状态得以准确监测，并得以分析各个指尖的协同效应。
特别的，本发明仅提供了一种基于人手结构的新型数据采集手套，并基于电位器的电位数值变化从而分析各个指节的弯曲角度变化，从而分析其中的运动规律。但采用电位器作为数据采集机构是出于经济性考虑，数据手套结构中的电位器可以更换角度传感器，同样的原理用于监测人手中各个指节在三维空间的位置和运动状态。
作为本发明的一个优选实施例，参见图3和图4，上述食指近指节环形指套-39、食指中指节指套-43、食指远指节环形指套-45均为弧形结构，使其可以更好地与食指背部贴合。
中指关节监测指套-3、无名指关节监测指套-4、小指关节监测指套-5与食指关节监测指套-2的结构相同。
综上，本发明将摇臂、连杆等联动机构应用于数据手套，由手掌基座板、拇指机构、食指结构、中指结构、无名指结构、小指结构构成，其中各个手指结构主要由近指节基座、中指节基座、远指节基座、连杆与电位器等组成，实现了当手指弯曲与伸展时，手指上各个关节的运动角度由设置在手指上对应的电位器通过相应的数学算法测量，从而监测出拇指、食指、中指、无名指与小指的各个指节在的位姿变化，降低了由于摇臂、连杆等联动机构对手指运动的干扰。
掌指关节由掌骨与指骨连接构成，是手部的重要关节，当做弯曲、拉伸动作时，掌指关节参与其中。手掌基座板固定于手掌背部部位，手掌基座板存在着两个沿直线排列的连接孔，且其连接孔固定于掌指关节处，使得操作者可以根据实际情况选择合适的位置连接各部件，使得数据手套的各个关节点与操作者手指的各个关节点的相对位置达到最佳状态。所述手套手指部分通过摇臂、连杆等部分连接，当操作者穿上手套后，通过其手指的运动带动数据手套进行实时数据采集，同时保证手指的各个关节仍能灵活运动。手指之间的基座间安装具有测量关节的电位器，以监测各个指节在弯曲、延伸等过程中所产生的数据变化，并监测其在三维空间内的位置与运动状态的改变。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
包括手掌背板结构(6)，以及与其连接的大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)；
所述大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)与手掌背板结构(6)的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。
所述手掌背板结构(6)、大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)上分别设有紧固装置。
2.根据权利要求1所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述手掌背板结构(6)上分别连接食指、中指、无名指与小拇指的位置设置两个通孔，食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)分别通过其对应的一个通孔与手掌背板结构(6)的连接。
3.根据权利要求2所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述手掌背板结构(6)的紧固装置包括分别设置在手掌背板结构(6)两侧的通孔，手掌绑带(11)通过该通孔，将手掌背板结构(6)固定在手掌背部。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述大拇指关节监测指套(1)包括大拇指连接件(12)、大拇指固定板(18)、近指节环形指套(10)、大拇指远指节环形指套(19)；
所述大拇指连接件(12)与手掌背板结构(6)的平行台架连接；大拇指连接基座(14)通过大拇指连接转轴(13)旋转连接在大拇指连接件(12)；大拇指连接基座(14)和大拇指第一摇臂(15)通过销轴连接；
所述大拇指固定板(18)上设有大拇指孔座(17)，大拇指孔座(17)与大拇指第一连杆(16)的一端通过销轴连接，大拇指第一连杆(16)的另一端与大拇指第一摇臂(15)通过销轴连接；在大拇指孔座(17)上端旋转连接大拇指旋转孔座(25)，在大拇指旋转孔座(25)背部设置电位器实时监测人手掌指关节相对于手掌弯曲角度的实时变化；大拇指旋转孔座(25)与大拇指第二摇臂(23)的一端通过销轴连接，大拇指第二摇臂(23)另一端与大拇指第二连杆(22)的一端通过销轴连接，大拇指第二连杆(22)的另一端与近指节环形指套(10)通过销轴连接，大拇指第三摇臂(21)的一端与近指节环形指套(10)通过销轴连接，另一端与电位器基座(8)的一端通过销轴连接，电位器基座(8)的另一端与大拇指远指节环形指套(19)通过销轴连接，电位器基座(8)上设置电位器，电位器用于监测大拇指远指节弯曲程度。
5.根据权利要求4所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述大拇指关节监测指套(1)上的紧固装置包括分别设置在大拇指远指节环形指套(19)、近指节环形指套(10)两侧的通孔，二者的通孔分别连接绑带。
6.根据权利要求5所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述大拇指远指节环形指套(19)、近指节环形指套(10)均为弧形结构。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述食指关节监测指套(2)包括食指掌指关节孔座(36)，食指掌指关节孔座(36)通过食指关节转轴(37)与手掌背板结构(6)旋转连接，在手掌背板结构(6)下方对应食指关节转轴(37)处设有食指掌指关节电位器(38)；
食指掌指关节孔座(36)与食指第一摇臂(34)的一端通过转轴连接，食指第一摇臂(34)另一端与食指第一连杆(33)通过销轴连接，食指第一连杆(33)的另一端与食指近指节环形指套(39)通过销轴连接；食指第二摇臂(32)的一端与食指近指节环形指套(39)通过销轴连接，另一端与食指中指节孔座(31)的一端通过销轴连接，食指中指节孔座(31)的另一端与食指中指节指套(43)通过销轴连接，在食指中指节孔座(31)的侧面设置电位器，监测手指中指节的外展与内收运动；
食指第三摇臂(30)的一端通过转轴与食指中指节指套(43)连接，食指第三摇臂(30)另一端与食指远指节孔座(29)的一端通过销轴连接，食指远指节孔座(29)侧面设置食指远指节电位器(51)，食指远指节孔座(29)的另一端通过转轴与食指远指节环形指套(45)相连。
8.根据权利要求7所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述食指关节监测指套(2)上的紧固装置包括分别设置在食指近指节环形指套(39)、食指中指节指套(43)、食指远指节环形指套(45)两侧的通孔，三者的通孔分别连接绑带。
9.根据权利要求8所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述食指近指节环形指套(39)、食指中指节指套(43)、食指远指节环形指套(45)均为弧形结构。
10.根据权利要求7所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：
所述中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)与食指关节监测指套(2)的结构相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310349123.5A CN116372956A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种连杆外骨骼式数据手套 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310349123.5A CN116372956A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种连杆外骨骼式数据手套 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116372956A true CN116372956A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86962916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310349123.5A Pending CN116372956A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种连杆外骨骼式数据手套 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116372956A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114052716A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 燕山大学 | 一种可穿戴的手指关节角度位移数据同步采集系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4986280A (en) * | 1988-07-20 | 1991-01-22 | Arthur D. Little, Inc. | Hand position/measurement control system |
| CN102773861A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 苏茂 | 外构架式数据手套 |
| CN219788363U (zh) * | 2023-03-27 | 2023-10-03 | 深圳先进技术研究院 | 一种连杆外骨骼式数据手套 |
-
2023
- 2023-03-27 CN CN202310349123.5A patent/CN116372956A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4986280A (en) * | 1988-07-20 | 1991-01-22 | Arthur D. Little, Inc. | Hand position/measurement control system |
| CN102773861A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 苏茂 | 外构架式数据手套 |
| CN219788363U (zh) * | 2023-03-27 | 2023-10-03 | 深圳先进技术研究院 | 一种连杆外骨骼式数据手套 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114052716A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 燕山大学 | 一种可穿戴的手指关节角度位移数据同步采集系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ben-Tzvi et al. | Sensing and force-feedback exoskeleton (SAFE) robotic glove | |
| CN102773861B (zh) | 外构架式数据手套 | |
| US5715834A (en) | Device for monitoring the configuration of a distal physiological unit for use, in particular, as an advanced interface for machine and computers | |
| US6526669B2 (en) | Apparatus for acquiring human finger manipulation data | |
| CN203564250U (zh) | 用于手功能康复训练与评估的数据手套 | |
| CN103251419A (zh) | 用于手功能康复训练与评估的数据手套及其监测方法 | |
| CN219788363U (zh) | 一种连杆外骨骼式数据手套 | |
| CN211362244U (zh) | 一种基于外骨骼数据手套和肌电手环的遥操作系统 | |
| CN207087856U (zh) | 一种基于触觉反馈的外骨骼 | |
| CN109710082A (zh) | 一种数据手套 | |
| CN116372956A (zh) | 一种连杆外骨骼式数据手套 | |
| CN108687744A (zh) | 一种基于触觉反馈的外骨骼 | |
| CN110625591A (zh) | 一种基于外骨骼数据手套和遥操纵杆的遥操作系统与方法 | |
| Mohammadi et al. | Fingertip force estimation via inertial and magnetic sensors in deformable object manipulation | |
| Bimbraw et al. | Towards sonomyography-based real-time control of powered prosthesis grasp synergies | |
| Mozaffari Foumashi et al. | State-of-the-art of hand exoskeleton systems | |
| KR101701695B1 (ko) | 착용형 손 외골격 장치 | |
| US20060293615A1 (en) | Device and method for quantifying and extracting sensorimotor circuitry | |
| CN113370172B (zh) | 基于多传感器和力反馈的辅助机械手系统及其使用方法 | |
| CN211362243U (zh) | 一种基于外骨骼数据手套和遥操纵杆的遥操作系统 | |
| US20200297447A1 (en) | A device for sensing the pose and motion of a human's arm-hand | |
| Ma et al. | Modeling human hand and sensing hand motions with the five-fingered haptic glove mechanism | |
| Xu et al. | Development and experimental evaluation of a novel portable haptic robotic exoskeleton glove system for patients with brachial plexus injuries | |
| Kim et al. | Thumb joint angle estimation for soft wearable hand robotic devices | |
| CN209265392U (zh) | 一种数据手套 |
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 |