TW202423508A - 手套 - Google Patents

Abstract

一種手套，包括一本體、一手背基座、一指尖基座、一彈性件、一控制線、一形狀記憶合金件、一制動件以及一處理器。本體用以穿戴於一使用者的一手部。手背基座設置於本體的一手背部。指尖基座設置於本體的一指尖部。彈性件連接於手背基座與控制線之間。控制線連接於指尖基座與彈性件之間。處理器設置於本體，用以電控形狀記憶合金件，以致動制動件制動控制線。

Description

手套

本發明是有關於一種手套。

隨著電子科技以及影像處理技術的快速演進，由電腦所建構出的虛擬實境（Virtual Reality，VR）已逐漸被廣泛地運用於資訊傳播、娛樂或展示上。現今的虛擬實境產品都強調人機互動性，不論是互動訓練模擬器、互動玩具或互動電視遊樂器等，使用者可透過頭戴式顯示器與控制把手（control handle）等裝備來進行操作。其中，虛擬實境的畫面來自於頭戴式顯示器，而控制把手則是用來對虛擬實境中的物件進行操作。舉例而言，使用者操作控制把手上的按鈕或觸控板，以配合在虛擬實境中的抓取、點選或丟擲等各種動作。

然而，利用控制把手對虛擬物件進行抓取、點選或丟擲等操作的方式並不合乎人體實際的動作，也無法反映虛擬物件的尺寸，所以比較不能產生更多虛擬世界的沉浸式體驗。

本發明提供一種手套，以提供虛擬世界的沉浸式體驗。

本發明的手套包括一本體、一手背基座、一指尖基座、一彈性件、一控制線、一形狀記憶合金件、一制動件以及一處理器。本體用以穿戴於一使用者的一手部。手背基座設置於本體的一手背部。指尖基座設置於本體的一指尖部。彈性件連接於手背基座與控制線之間。控制線連接於指尖基座與彈性件之間。處理器設置於本體，用以電控形狀記憶合金件，以致動制動件制動控制線。

在本發明的一實施例中，手套更包括一磁力感測器與一磁鐵，分別設置於彈性件的相對兩端。磁力感測器電性連接處理器。

在本發明的一實施例中，磁鐵設置於彈性件連接控制線的一端。

在本發明的一實施例中，手套更包括多個指節基座，設置於本體的多個指節部。控制線穿過指節部。

在本發明的一實施例中，手套更包括一追蹤器，設置於本體。

在本發明的一實施例中，手套更包括一追蹤訊號發射器，設置於本體。

在本發明的一實施例中，處理器用以接收一虛擬物件的位置資訊與尺寸資訊。

基於上述，在本發明的手套中，以形狀記憶合金件及制動件制動控制線，可模擬抓取物件的手感，以提供虛擬世界的沉浸式體驗。

圖1是本發明的一實施例的手套的穿戴狀態的示意圖。請參考圖1，本實施例的手套100包括一本體110、一手背基座122、一指尖基座124、一彈性件130、一控制線140、一形狀記憶合金件152（繪示於圖2）、一制動件154以及一處理器160。本體110用以穿戴於一使用者的一手部50。手背基座122設置於本體110的一手背部112。指尖基座124設置於本體110的一指尖部114。彈性件130連接於手背基座122與控制線140之間。控制線140連接於指尖基座124與彈性件130之間。處理器160設置於本體110，用以電控形狀記憶合金件152，以致動制動件154制動控制線140。

在本實施例的手套100中，形狀記憶合金件152與制動件154的配合可以制動控制線140，進而控制使用者的手指可以彎曲的程度。因此，可以在感測到使用者可能已經接觸虛擬世界中的虛擬物件60時制動控制線140，使得控制線140所對應的使用者的手指受到牽制而無法繼續彎曲，提供如同手指在真實世界中接觸到物件的反饋感，讓使用者產生有如抓握真實物件的錯覺。在使用者放開虛擬物件60後，彈性件130會將控制線140拉回，以幫助理線。本實施例的手套100所使用到的元件都具有重量輕且體積小的優勢，可改善現有的技術須採用笨重的馬達及其他大體積的配件而破壞使用體驗的情形。

圖2是圖1的手套的局部剖面示意圖。請參照圖2，在使用者未彎曲手指時，彈性件130會拉扯控制線140而使其以適當的力量保持在繃著的狀態。

圖3是圖1的手套的在另一狀態下的局部剖面示意圖。請參照圖3，舉例而言，在本實施例中，形狀記憶合金件152通電加熱時會伸長使制動件154往下移動，並接觸本體110而共同夾住控制線140，使得控制線140無法移動，控制線140所對應的手指也就會受到牽制而無法繼續彎曲。在其他實施例中，制動件154也可以包括兩個部分，並由形狀記憶合金件152驅動這兩個部分以夾持控制線140。或者，其他不同形式的制動件154與形狀記憶合金件152的配合方式都可應用於本發明。

在本實施例中，手套100更包括一磁力感測器172與一磁鐵174，分別設置於彈性件130的相對兩端。磁力感測器172電性連接處理器160。當使用者彎曲手指時，指尖基座124拉動控制線140，而控制線140拉動磁鐵174。過程中，磁鐵174與磁力感測器172的距離改變，因此磁力感測器172感測到的磁鐵174所產生的磁場的強度也會跟著變化。根據磁力感測器172感測到的磁場的強度的變化，可以推算使用者的手指的彎曲程度，進而得知使用者的手指是否應該已經碰觸虛擬物件60。磁力感測器172的感測結果可以傳送到處理器160，以便處理器160在判斷使用者的手指已經碰觸虛擬物件60時致動形狀記憶合金件152，進而以制動件154制動控制線140。

在本實施例中，磁鐵174設置於彈性件130連接控制線140的一端，而磁力感測器172設置在手背基座122。在另一實施例中，磁力感測器172與磁鐵174的位置也可以對調，本發明不對此加以限制。

在本實施例中，指尖基座124、彈性件130、控制線140、形狀記憶合金件152與制動件154的數量可以對應手指的數量，但本發明不對此加以限制。此外，手套100可更包括多個指節基座126，設置於本體110的多個指節部116。控制線140穿過指節部116。

請參照圖1，在本實施例中，手套100可更包括一追蹤器182，設置於本體110。另外，手套100也可更包括一追蹤訊號發射器184，設置於本體110。手套100可同時包括有追蹤器182與追蹤訊號發射器184，或者僅包括其中一者。追蹤器182與追蹤訊號發射器184的個別數量也可以是多個。此外，處理器160可用以接收虛擬物件60的位置資訊與尺寸資訊。舉例而言，追蹤器182可以是適於偵測來自訊號源（未繪示）的訊號，並將其傳送給處理器160以產生相應的感測訊號，再將感測訊號以無線方式傳輸至主機（未繪示）。此時，追蹤器182例如是紅外光感測器或是其他不可見光的光感測器、霍爾效應感測器（Hall-effect sensor）之類的電磁訊號感測器、麥克風之類的聲波感測器、RF偵測器（Radio frequency detector）等，但本發明不以此為限。在另一實施例中，追蹤器182也可以是相機模組，以便於產生三維座標位置資料。或者，追蹤器182也可以是一慣性量測單元(Inertial measurement unit, IMU)，以便於產生三維座標位置資料。相似地，追蹤訊號發射器184可發射紅外光、不可見光、電磁訊號、聲波訊號、RF訊號等，但本發明不以此為限。

主機基於追蹤器182及/或追蹤訊號發射器184獲得手套在空間中的三維座標位置。以此，主機可以在手套100接近虛擬物件60時告知處理器160。並且，處理器160根據虛擬物件60的位置資訊與尺寸資訊以及磁力感測器172的感測結果來計算使用者的手指是否碰觸虛擬物件60。

綜上所述，在本發明的手套中，利用致動控制線可限制使用者的手指的彎曲，模擬真實抓取物件的手感，以提供虛擬世界的沉浸式體驗。並且，用於致動控制線的形狀記憶合金件及制動件的體積小且重量輕，更提升使用者的沉浸式體驗。

50:手部 60:虛擬物件 100:手套 110:本體 112:手背部 114:指尖部 116:指節部 122:手背基座 124:指尖基座 126:指節基座 130:彈性件 140:控制線 152:形狀記憶合金件 154:制動件 160:處理器 172:磁力感測器 174:磁鐵 182:追蹤器 184:追蹤訊號發射器

圖1是本發明的一實施例的手套的穿戴狀態的示意圖。 圖2是圖1的手套的局部剖面示意圖。 圖3是圖1的手套的在另一狀態下的局部剖面示意圖。

50:手部

100:手套

110:本體

112:手背部

114:指尖部

116:指節部

122:手背基座

124:指尖基座

126:指節基座

130:彈性件

140:控制線

152:形狀記憶合金件

154:制動件

160:處理器

172:磁力感測器

174:磁鐵

182:追蹤器

184:追蹤訊號發射器

Claims (7)

1. 一種手套，包括： 一本體，用以穿戴於一使用者的一手部； 一手背基座，設置於該本體的一手背部； 一指尖基座，設置於該本體的一指尖部； 一彈性件； 一控制線，其中該彈性件連接於該手背基座與該控制線之間，該控制線連接於該指尖基座與該彈性件之間； 一形狀記憶合金件； 一制動件；以及 一處理器，設置於該本體，用以電控該形狀記憶合金件，以致動該制動件制動該控制線。
2. 如請求項1所述的手套，更包括一磁力感測器與一磁鐵，分別設置於該彈性件的相對兩端，其中該磁力感測器電性連接該處理器。
3. 如請求項2所述的手套，其中該磁鐵設置於該彈性件連接該控制線的一端。
4. 如請求項1所述的手套，更包括多個指節基座，設置於該本體的多個指節部，其中該控制線穿過該些指節部。
5. 如請求項1所述的手套，更包括一追蹤器，設置於該本體。
6. 如請求項1所述的手套，更包括一追蹤訊號發射器，設置於該本體。
7. 如請求項1所述的手套，其中該處理器用以接收一虛擬物件的位置資訊與尺寸資訊。