CN213987428U - 力度反馈手套 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种力度反馈手套，包括手套本体、若干微型触摸反馈器和处理器，所述微型触摸反馈器包括第一直流电磁铁和第二直流电磁铁，所述处理器与所述第一直流电磁铁连接，所述处理器与所述第二直流电磁铁连接，所述手套本体包括手套本体里层、手套本体外层和手套本体中间层，所述手套本体里层由弹性材料制成，所述手套本体外层由布料制成。本申请实施例在力度反馈手套设置微型触摸反馈器和处理器，处理器控制微型触摸反馈器中的第一直流电磁铁和第二直流电磁铁产生磁力，配合手套本体里层的弹性材料，实现力度反馈手套真实的物理反馈，提高了虚拟现实的交互沉溺感。本申请可以广泛应用于虚拟现实技术领域。

Description

力度反馈手套

技术领域

本申请涉及虚拟现实技术领域，特别是涉及一种力度反馈手套。

背景技术

虚拟现实是虚拟和现实相互结合，虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。

虚拟现实手套的出现为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，虚拟现实手套已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“虚拟真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。虚拟现实手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统。

但在目前的市面上虚拟现实手套中，大多数都是采用震动进行接触信息得反馈，震动反馈并不能提供完整的力反馈，导致用户在交互过程中不能感受到真实的物理反馈，降低了虚拟现实的交互沉溺感。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种力度反馈手套，可以提高虚拟现实的交互沉溺感。

本申请所采用的技术方案是：

一种力度反馈手套，包括手套本体、若干微型触摸反馈器和处理器，所述微型触摸反馈器包括第一直流电磁铁和第二直流电磁铁，所述处理器与所述第一直流电磁铁连接，所述处理器与所述第二直流电磁铁连接，所述手套本体包括手套本体里层、手套本体外层和手套本体中间层，所述手套本体里层由弹性材料制成，所述手套本体外层由布料制成。

进一步，所述弹性材料为硅胶。

进一步，所述手套本体中间层填充有硅胶。

进一步，所述力度反馈手套还包括第一放大电路和第二放大电路，所述第一直流电磁铁与所述处理器通过所述第一放大电路连接，所述第二直流电磁铁与所述处理器通过所述第二放大电路连接。

进一步，所述力度反馈手套还包括第一数字电位器和第二数字电位器，所述第一直流电磁铁与所述处理器通过所述第一数字电位器连接，所述第二直流电磁铁与所述处理器通过所述第二数字电位器连接。

进一步，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的指腹部分。

进一步，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的手掌部分。

进一步，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的手背部分。

进一步，所述力度反馈手套还包括电池，所述电池与所述处理器连接。

进一步，所述力度反馈手套还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述处理器连接。

本申请实施例在力度反馈手套设置微型触摸反馈器和处理器，处理器控制微型触摸反馈器中的第一直流电磁铁和第二直流电磁铁产生磁力，配合手套本体里层的弹性材料，实现力度反馈手套真实的物理反馈，提高了虚拟现实的交互沉溺感。

附图说明

图1是本申请实施例力度反馈手套的结构图；

图2是本申请实施例力度反馈手套的指腹部分的剖面图；

图3是本申请实施例力度反馈手套的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。

虚拟现实手套是一种多模式的虚拟现实硬件，其通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。现有的虚拟现实手套一般采用震动反馈，震动反馈并不能很好的模拟现实中的触感。

参照图1，本申请实施例提供了一种力度反馈手套，包括手套本体101、若干微型触摸反馈器102和处理器，处理器可以使用如STM32F103等MCU；参照图2，微型触摸反馈器102包括第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022，手套本体101包括手套本体里层1013、手套本体外层1011和手套本体中间层1012，微型触摸反馈器102设置在手套本体中间层1012；参照图3，处理器和第一直流电磁铁1021连接，处理器和第二直流电磁铁1022连接。

力度反馈手套可以采用分指手套，在手套本体上设置微型触摸反馈器102，并通过外接或者嵌入手套本体内部的处理器实现对于微型触摸反馈器102的控制。微型触摸反馈器102通过第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022实现，直流电磁铁的电磁铁磁场的有无可以用通、断电流控制，直流电磁铁包括铁芯、衔铁机构和激磁线圈，激磁线圈绕在铁芯上。通过处理器连接第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022，可以实现利用处理器对第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022进行控制，例如，当力度反馈手套的某个位置需要产生触感时，处理器会控制相应位置的微型触摸反馈器102接通，即控制第一直流电磁铁1021接通并且控制第二直流电磁铁1022接通。第一直流电磁铁1021接通后会产生磁性，第二直流电磁铁1022接通后也会产生磁性。当两个直流电磁铁磁极相同时，便会产生一个排斥的磁场力，由于手套本体外层1011由非弹性材料制成，非弹性材料可以采用布料，因此有弹性材料的手套本体里层1013便会受力形变，并将力反馈到手上，这样就形成了一个力反馈，弹性可以采用硅胶，硅胶制成的手套本体里层1013具有良好的弹性，不因外力而永久变形，手感光滑，具有良好的触感。

微型触摸反馈器102中的第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022需要固定在手套本体中间层1012中，一般将第一直流电磁铁1021固定在手套本体中间层1012靠近手套本体里层1013的位置，将第二直流电磁铁1022固定在手套本体中间层1012靠近手套本体外层1011的位置，但这种设置方法限定了第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022的位置和距离。

在一些实施例中，手套本体中间层1012填充有硅胶，通过在手套本体中间层1012填充硅胶，使得第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022可以设置在除了手套本体中间层1012靠近手套本体里层1013和手套本体中间层1012靠近手套本体外层1011的其他位置。

由于处理器的输出电流有限，在需要产生较大接触力的情况下，处理器无法向第一直流电磁铁1021和第二直流电磁铁1022传输足够的电流，且处理器产生的模拟信号输出往往不够准确。

因此，在一些实施例中，参照图3，在第一直流电磁铁1021和处理器之间还设置有第一放大电路和第一数字电位器，在第二直流电磁铁1022和处理器之间还设置有第二放大电路和第二数字电位器。第一放大电路和第二放大电路可以通过三极管实现电流放大，即第一放大电路和第二放大电路为基本放大电路，从而提高微型触摸反馈器102可以产生的反馈力上限。数字电位器可以使用MX5432，使用数字电位器可以提高处理器控制微型触摸反馈器102的精度。数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出。依据数字电位器的不同，输出电流最大值可以从几百微安到几个毫安。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点。处理器的高级定时器产生PWM信号输出到电路中，控制PWM的占空比和数字电位器的阻值就可以控制电路中电流的强度，从而达到控制磁场力的大小。PWM即脉冲宽度调制，基本原理就是对电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列一定占空比的频率幅值相同的脉冲。PWM输出的占空比不同，电磁铁得到的通断时间就不同，因而可以控制电磁铁的磁场强度，也就控制了力反馈的力度。

现有的力度反馈手套一般在手套的指腹部分设置微型触摸反馈器102，但在指腹部分设置微型触摸反馈器102只能在指腹部分局部模拟触感，具有较大的局限性。

因此在一些实施例中，力度反馈手套的指腹部分、手掌部分和手背部分均设置由微型触摸反馈器102；通过在力度反馈手套的多个部分设置微型触摸反馈器102可以实现对于手部触感更为全面的模拟。

力度反馈手套需要连接电源才能运行，这种设置大大提高了力度反馈手套的使用局限性。

在一些实施例中，力度反馈手套设置有电池，电池与处理器连接。通过在力度反馈手套设置电池，使得力度反馈手套可以脱离电源线进行运作，简化了力度反馈手套的外部连接。

力度反馈手套需要连接对应的信息传输设备才能实现触感信息的输入，这种设置大大提高了力度反馈手套的使用局限性。

在一些实施例中，力度反馈手套设置有无线通讯模块，无线通讯模块与处理器连接。通过设置无线通讯模块，使得触感信息可以通过无线通讯模块传入处理器，简化了力度反馈手套的外部连接。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。另外，本方案为了便于描述，附图中仅展示了与本申请相关的部分而非全部结构。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不表示这些实体的实际数量。因此，限定有“第一”和“第二”等术语的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种力度反馈手套，其特征在于，包括手套本体、若干微型触摸反馈器和处理器，所述微型触摸反馈器包括第一直流电磁铁和第二直流电磁铁，所述处理器与所述第一直流电磁铁连接，所述处理器与所述第二直流电磁铁连接，所述手套本体包括手套本体里层、手套本体外层和手套本体中间层，所述手套本体里层由弹性材料制成，所述手套本体外层由布料制成。

2.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述弹性材料为硅胶。

3.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述手套本体中间层填充有硅胶。

4.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述力度反馈手套还包括第一放大电路和第二放大电路，所述第一直流电磁铁与所述处理器通过所述第一放大电路连接，所述第二直流电磁铁与所述处理器通过所述第二放大电路连接。

5.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述力度反馈手套还包括第一数字电位器和第二数字电位器，所述第一直流电磁铁与所述处理器通过所述第一数字电位器连接，所述第二直流电磁铁与所述处理器通过所述第二数字电位器连接。

6.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的指腹部分。

7.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的手掌部分。

8.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述微型触摸反馈器设置在所述力度反馈手套的手背部分。

9.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述力度反馈手套还包括电池，所述电池与所述处理器连接。

10.根据权利要求1所述的力度反馈手套，其特征在于，所述力度反馈手套还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述处理器连接。

Images