CN219778190U - 一种基于模块化的手套装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于模块化的手套装置，该装置包括：手套基体、力反馈与数据采集模块、振动模块、心率模块、主控板，所述力反馈与数据采集模块通过插槽与手套基体可拆卸安装；所述振动模块通过卡槽与手套基体可拆卸安装；心率模块通过绑带与手套基体可拆卸安装，所述主控板与基体可拆卸安装。所述主控板与手套基体、力反馈与数据采集模块、振动模块、心率模块之间相互连接。通过本实用新型解决使用场景发生变化时，预设的功能装置可能不能适用，或者带来使用上的负担的问题。

Description

一种基于模块化的手套装置

技术领域

本实用新型涉及穿戴式力反馈设备技术领域，尤其涉及一种基于模块化的手套装置。

背景技术

智能手套是一种装备了传感器和或通信模块和或反馈装置的手套设备，可以实时地采集手部动作、力量和姿态等信息，并将这些信息传输至计算机或其他设备进行进一步的处理和应用。它的主要功能包括手部动作捕捉、手部姿态识别、手势识别、力反馈等。智能手套在虚拟现实、游戏、医疗、运动分析、手部康复等领域中具有广泛的应用前景。

传统的智能手套可主要分为三类，力反馈手套，数据手套，力反馈数据手套。力反馈手套主要模块为力反馈模块，即将控制信息通过电路和机械的方式转化成对手部的模拟力。比如控制信息控制电机的旋转角度，并通过外骨骼、腱绳等方式将电机旋转角度转化成手部限位，以提供模拟力反馈。该方式技术成熟，但机构负担重，不利于长时间穿戴。数据手套主要模块为数据采集模块，即通过传感器采集数据，以便于进一步的分析与应用。通常根据所需数据的不同可通过加速度计、应变片、电位计等方式采集手部、动作、力量或姿态等信息。力反馈数据手套将力反馈与数据采集两种功能结合，以实现在与虚拟世界的交互。

传统的智能手套在设计时结构固定，手套在设计时需要事先确定其功能和应用场景，因此在设计阶段的选择就存在局限性，如果使用场景发生变化，预设的功能装置可能不能适用，或者带来使用上的负担。

一种可穿戴手部骨架(CN 115871006 A)，能同时进行运动测量和力反馈，并可穿戴在手上。该手骨架由手腕骨架、手背骨架、多个单指骨架和力反馈结构组成。单指骨架由指尖、中指节、下指节和末指节组成，每个指节内设有角度传感器，指尖设有压力传感器。力反馈结构由多个腱绳和驱动组件组成，可控制手指骨架运动。然而，该手部骨架存在模块单一、穿戴复杂且手部负担较重的问题。

一种自适应充电式手套(CN 210038713 U)，由传感装置、数据发射装置、充电电池、外盒和腕带组成。传感装置包括手指姿态传感装置和手背姿态传感装置，可采集手指的姿态与动作数据，其中指环上有传感器放置区，传感器能够准确地采集手指的动作信息。但是该手套存在模块单一、无力反馈装置的缺点，不能给用户提供更全面、多样化的交互体验。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于模块化的手套装置，使得使用者可以根据不同的使用场景使用不同的功能模块。通过将不同功能模块化，并通过在手套基体和不同模块间设置易于拆卸的卡槽式或绑带式安装方式，实现模块简易拆装。

本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于模块化的手套装置，包括：手套基体、力反馈与数据采集模块、振动模块、心率模块、主控板，所述手套基体上设有若干个连接槽与若干个连接孔；所述力反馈与数据采集模块通过插槽与手套基体可拆卸安装；所述振动模块通过卡槽与手套基体可拆卸安装；心率模块通过绑带与手套基体可拆卸安装；所述主控板通过插槽与手套基体可拆卸安装，所述主控板与手套基体、力反馈与数据采集模块、振动模块、心率模块之间相互连接。

进一步地，所述手套基体包括：第一基体与第二基体；第一基体上设有连接孔、若干第一连接槽和第二连接槽，第二基体上设有插销、第三连接槽、卡口，第二基体与第一基体通过插销与连接孔形成插槽结构，实现可拆卸安装。

进一步地，所述力反馈与数据采集模块包括：

连接基体，所述连接基体设有若干个连接槽体和若干安装槽，若干连接槽体与所述若干第一连接槽实现卡槽式连接；

若干连接底座，所述若干连接底座插设在若干安装槽上，所述连接底座设有电位器支架、电机支架、安装槽体，所述安装槽体设置在连接底座的一侧面，所述电位器支架立设在连接底座的另一侧面，电位器支架设有第一凹槽、凸轴，电机支架设置在连接底座的另一侧面，电机支架设有第二凹槽；

运动转换装置，所述运动转换装置安装在凸轴上；

数据采集模块，所述数据采集模块插设在第一凹槽中；

力反馈模块，所述力反馈模块与第二凹槽可拆卸连接。

进一步地，运动转换装置包括第一传动斜齿、第一外骨骼骨架、第二外骨骼骨架；

所述第一传动斜齿安装于凸轴上，所述第一传动斜齿上设有安装孔；

所述第一外骨骼骨架为类骨骼型连杆，第一外骨骼骨架第一端与安装孔转动连接，转动方向与手指伸缩方向垂直；

第一外骨骼骨架第二端与第二外骨骼骨架第一端转动连接，转动方向与手指伸缩方向相同，第二外骨骼骨架第二端与手指指尖连接。

进一步地，所述第一外骨骼骨架两端设有通孔，安装孔与第一骨骼骨架第一端通孔转动连接，第二外骨骼骨架两端设有通孔，第一外骨骼骨架第二端通孔和第二外骨骼第一端通孔同轴固定，第二外骨骼骨架第二端通孔通过同过绑带与手指指尖固定。

进一步地，数据采集模块包括电位器、第二传动斜齿；所述电位器插设于第一凹槽中，第二传动斜齿上设有螺纹孔，所述第二传动斜齿安装于电位器旋转轴上，与第一传动斜齿啮合传动。

进一步地，所述力反馈模块包括舵机、限位传递机构；所述舵机插设于第二凹槽中，限位传递机构包括：限位螺丝、杆状舵盘，限位螺丝安装所述螺纹孔中，杆状舵盘插设在舵机的输出轴上，所述杆状舵盘一端开孔，与所述舵机输出轴固定连接。

进一步地，所述振动模块包括振动马达，所述振动模块与第二连接槽通过插设实现可拆卸安装。

进一步地，所述主控板通过第三连接槽插设在第二基体上。

进一步地，所述心率模块包括心率传感器，所述心率模块通过绑带与卡口实现可拆卸连接。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种基于模块化的手套装置置，解决了相关技术中，使用场景发生变化，预设的功能装置可能不能适用，或者带来使用上的负担的问题，提供了一种新的可穿戴智能手套，提高了使用者体验。

附图说明

图1为本实用新型所述一种基于模块化的手套装置的结构示意图；

图2为手套基体的结构示意图；

图3为力反馈与数据采集模块结构示意图；

图4为运动传递装置结构示意图；

图5为力反馈模块与数据采集以及连接底座结构示意图；

其中，1-手套基体；

11-第一基体，111-连接孔，112-第一连接槽，113-第二连接槽；

12-第二基体，121-插销，122-第三连接槽，123-卡口；

2-力反馈与数据采集模块；

21-连接基体，211-连接槽体，212-安装槽；

22-连接底座，221-电位器支架，2211-第一凹槽，2212-凸轴，222-电机支架，2221-第二凹槽，223-安装槽体；

23-运动传递装置，231-第一传动斜齿，232-第一骨骼骨架，2321-第一骨骼骨架第一端通孔，2322-第一骨骼骨架第二端通孔，233-第二骨骼骨架，2331-第二骨骼骨架第一端通孔，2332-第二骨骼骨架第二端通孔；

24-数据采集模块，241-电位器，242-第二传动斜齿，2421-螺纹孔；

25-力反馈模块，251-舵机，252-限位传递机构，2521-限位螺丝，2522-杆状舵盘；

3-振动模块，4-心率模块，5-主控板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实例的限制。

如图1所示的一种基于模块化的手套装置，包括：手套基体1、力反馈与数据采集模块2、振动模块3、心率模块4、主控板5，所述手套基体1上设有若干个连接槽与若干个连接孔；所述力反馈与数据采集模块2通过插槽与手套基体1可拆卸安装；所述振动模块3通过卡槽与手套基体1可拆卸安装；心率模块4通过绑带与手套基体1可拆卸安装；所述主控板5通过插槽与基体可拆卸安装。

本实施例的一种基于模块化的手套装置，通过将不同功能模块化，并通过在手套基体和不同模块间设置易于拆卸的卡槽式或绑带式安装方式，实现模块简易拆装。

所述手套基体1包括第一基体11与第二基体12；第一基体上设有连接孔111、若干第一连接槽112、一个第二连接槽113，第二基体12上设有插销121、第三连接槽122、卡口123，第二基体12与第一基体11通过通过插销121与连接孔111形成插槽结构，插销121与连接孔111形成插槽结构实现第二基体12与第一基体11的可拆卸安装，实现可拆卸安装。

在其中一些实施例中，所述力反馈与数据采集模块包括：连接基体21、五个连接底座22、运动转换装置23、数据采集模块24、力反馈模块25；通过设置力反馈与数据采集模块，可以让使用者同时满足在虚拟现实、教育、医疗、运动分析、手部康复等领域的需求，并可以根据自己的需求选择对应领域需要的相应力反馈或者数据采集功能模块并使用。

连接基体21，所述连接基体设有若干个连接槽体211和五个安装槽212，连接槽体211与所述第一连接槽112实现卡槽式连接；

所述连接底座22插设在安装槽212上，所述连接底座设有电位器支架221、电机支架222、安装槽体223，所述安装槽体223设置在连接底座22的第一面，所述电位器支架221立设在连接底座22的第二面，电位器支架221设有第一凹槽2211，凸轴2212，所述电机支架221安装设置在连接底座的第二面，电机支架设有第二凹槽2221；运动转换装置23，所述运动转换装置23安装在第一凸轴上；数据采集模块24，所述数据采集模块插设在第一凹槽2211中；力反馈模块25，所述力反馈模块与第二凹槽2221可拆卸连接。

通过分别设置运动转换装置、数据采集模块以及力反馈模块，并通过可拆卸方式与连接基体连接，可以让使用者根据自身需要，选择是否需要安装力反馈模块，以减小在单独使用数据采集模块时的使用负担。

所述运动转换装置23包括第一传动斜齿231、第一外骨骼骨架232、第二外骨骼骨架233；

所述第一传动斜齿231安装于凸轴2212上，所述第一传动斜齿231上设有安装孔2311，所述第一外骨骼骨架232为类骨骼型连杆，第一外骨骼骨架232第一端与安装孔转动连接，转动方向与手指伸缩方向垂直，第一外骨骼骨架232第二端与第二外骨骼骨架233第一端转动连接，转动方向与手指伸缩方向相同，第二外骨骼233第二段与手指指尖连接。

所述第一外骨骼骨架232两端设有通孔，安装孔2311与第一骨架第一通孔2321转动连接，第二外骨骼骨架两端设有通孔，第一外骨骼骨架第二端通孔2322和第二外骨骼第一端通孔2331同轴固定，第二外骨骼骨架第二端通孔2332通过同过绑带与手指指尖固定。

所述数据采集模块24包括电位器241，第二传动斜齿242；所述电位器插设于第一凹槽2211中，第二传动斜齿242上设有螺纹孔2421，所述第二传动斜齿242安装于电位器旋转轴上，与第一传动斜齿231啮合传动。手指尤其是手指指尖运动时，通过带动第一骨骼骨架232与第二骨骼骨架233转动带动第一传动斜齿齿轮与第二传动斜齿齿轮转动，使得电位器旋转轴旋转，产生电信号，并传输给主控板5。

所述力反馈模块25包括舵机251、限位传递机构252；所述舵机251插设于第二凹槽2221中，限位传递机构252包括：限位螺丝2521、杆状舵盘2522，限位螺丝2521安装所述螺纹孔2421中，杆状舵盘2522插设在舵机251的输出轴上，所述杆状舵盘2422一端开孔，与所述舵机251输出轴固定连接。所述舵机基于现有技术，主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成，其可以接收主控板发送的执行指令，舵机接收到主控板5信号后，杆状舵盘随着输出轴旋转一定角度，限制限位螺丝运动的最大角度，即限制第二传动齿轮，通过传动装置，限制手部运动的最大位置。

通过使用外骨骼加齿轮的运动传递方式以及限位传递机构，减小力反馈与运动传递方式连接的复杂程度，可实现力反馈模块的简单拆除。

在其中一些实施例中，所述振动模块3包括振动马达，所述振动模块3与第二连接槽13通过插设实现可拆卸安装。所述振动模块3在接收到主控板5的电信号后，可根据电信号进行规律振动。

所述主控板5通过第三连接槽122插设在第二基体12上；所述心率模块4包括心率传感器与，所述心率模块4通过绑带与卡口123实现可拆卸连接。所述心率模块4可以采集心率数据，转换为电信号，并传输给主控板5。在其中一些实施例中，心率模块可选用MAX30102模块，主控板5与力反馈与数据采集模块2、主控板与振动模块3、心率模块4之间相互连接。

通过在手套装置中设置主控板，在使用的过程中，主控板5向力反馈与数据采集模块2和振动模块3发送电信号，来实现振动与力反馈，同时可接受力反馈与数据采集模块2，心率模块4传输的数据。

通过设置力反馈与数据采集模块，可以让使用者同时满足在虚拟现实、教育、医疗、运动分析、手部康复等领域的需求，并可以根据自己的需求选择对应领域需要的相应力反馈或者数据采集功能模块并使用。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于模块化的手套装置，其特征在于，包括：手套基体(1)、力反馈与数据采集模块(2)、振动模块(3)、心率模块(4)、主控板(5)，所述手套基体(1)上设有若干个连接槽与若干个连接孔(111)；所述力反馈与数据采集模块(2)通过插槽与手套基体(1)可拆卸安装；所述振动模块(3)通过卡槽与手套基体(1)可拆卸安装；心率模块(4)通过绑带与手套基体(1)可拆卸安装；所述主控板(5)通过插槽与手套基体(1)可拆卸安装；所述主控板(5)与手套基体(1)、力反馈与数据采集模块(2)、振动模块(3)、心率模块(4)之间相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述手套基体(1)包括：第一基体(11)与第二基体(12)；第一基体上设有连接孔(111)、若干第一连接槽(112)和第二连接槽(113)，第二基体(12)上设有插销(121)、第三连接槽(122)、卡口(123)，第二基体(12)与第一基体(11)通过插销(121)与连接孔(111)形成插槽结构，实现可拆卸安装。

3.根据权利要求2所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述力反馈与数据采集模块(2)包括：

连接基体(21)，所述连接基体(21)设有若干个连接槽体(211)和若干安装槽(212)，若干连接槽体(211)与所述若干第一连接槽(112)实现卡槽式连接；

若干连接底座(22)，所述若干连接底座(22)插设在若干安装槽(212)上，所述连接底座(22)设有电位器支架(221)、电机支架(222)、安装槽体(223)，所述安装槽体(223)设置在连接底座(22)的一侧面，所述电位器支架(221)立设在连接底座(22)的另一侧面，电位器支架(221)设有第一凹槽(2211)、凸轴(2212)，电机支架(222)设置在连接底座的另一侧面，电机支架(222)设有第二凹槽(2221)；

运动转换装置(23)，所述运动转换装置(23)安装在凸轴(2212)上；

数据采集模块(24)，所述数据采集模块(24)插设在第一凹槽(2211)中；

力反馈模块(25)，所述力反馈模块(25)与第二凹槽(2221)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，运动转换装置(23)包括第一传动斜齿(231)、第一外骨骼骨架(232)、第二外骨骼骨架(233)；

所述第一传动斜齿(231)安装于凸轴(2212)上，所述第一传动斜齿(231)上设有安装孔(2311)；

所述第一外骨骼骨架(232)为类骨骼型连杆，第一外骨骼骨架(232)第一端与安装孔(2311)转动连接，转动方向与手指伸缩方向垂直；

第一外骨骼骨架(232)第二端与第二外骨骼骨架(233)第一端转动连接，转动方向与手指伸缩方向相同，第二外骨骼骨架(233)第二端与手指指尖连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述第一外骨骼骨架(232)两端设有通孔，安装孔(2311)与第一骨骼骨架第一端通孔(2321)转动连接，第二外骨骼骨架两端设有通孔，第一外骨骼骨架第二端(2322)通孔和第二外骨骼第一端通孔(2331)同轴固定，第二外骨骼骨架第二端通孔(2332)通过同过绑带与手指指尖固定。

6.根据权利要求3所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，数据采集模块(24)包括电位器(241)、第二传动斜齿(242)；所述电位器插设于第一凹槽(2211)中，第二传动斜齿(242)上设有螺纹孔(2421)，所述第二传动斜齿(242)安装于电位器旋转轴上，与第一传动斜齿(231)啮合传动。

7.根据权利要求3所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述力反馈模块(25)包括舵机(251)、限位传递机构(252)；所述舵机(251)插设于第二凹槽(2221)中，限位传递机构(252)包括：限位螺丝(2521)、杆状舵盘(2522)，限位螺丝(2521)安装所述螺纹孔(2421)中，杆状舵盘(2522)插设在舵机(251)的输出轴上，所述杆状舵盘(2422)一端开孔，与所述舵机(251)输出轴固定连接。

8.根据权利要求2所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述振动模块(3)包括振动马达，所述振动模块(3)与第二连接槽(113)通过插设实现可拆卸安装。

9.根据权利要求2所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述主控板(5)通过第三连接槽(122)插设在第二基体上。

10.根据权利要求2所述的一种基于模块化的手套装置置，其特征在于，所述心率模块(4)包括心率传感器，所述心率模块(4)通过绑带与卡口(123)实现可拆卸连接。