WO2023065872A1 - 柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备。柔性变刚度驱动器至少包括变刚度组件和驱动组件。变刚度组件包括啮合部和可弯曲变形的基体。两个以上的基体层叠设置。至少部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。驱动组件用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体，以使一者上的啮合部与另一者上的啮合部至少从分离状态切换为啮合状态。啮合部处于分离状态时，变刚度组件具有第一刚度。啮合部处于啮合状态时，变刚度组件具有第二刚度。其中，第二刚度大于第一刚度。通过柔性变刚度驱动器感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者其软硬程度，提高交互过程的沉浸感和真实感。

Description

柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备

本申请要求于2021年10月22日提交中国专利局、申请号为202111236263.9、申请名称为“柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请实施例涉及终端技术领域，特别涉及一种柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备。

背景技术

虚拟现实技术(Virtual Reality，VR))是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。虚拟现实技术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。

随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对虚拟现实技术的需求日益旺盛。虚拟现实技术的发展让用户与虚拟环境的交互成为可能。用户可以在虚拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实性可以接近现实。同时，虚拟现实世界里可以具有一切人类所拥有的感知功能，比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统。用户在虚拟现实的操作过程中，可以获得类似现实的环境反馈。

目前，有很多公司的虚拟现实交互设备可以提供高分辨率的视觉信息，但用户输入设备仅限于传统的游戏控制器和现有的手势操作输入方式，这些设备让用户可以低层级地触摸他们可以看到的物体并简单地操纵虚拟对象。大多数商用消费输入设备均未能提供用户在与真实世界中的物体进行交互作用时所经历的高保真力和触觉反馈。这样就会导致在虚拟现实体验中出现诸多不真实感，例如，用户能做到用手抓取虚拟现实中的虚拟物体，却无法体会到虚拟物体的交互过程中产生的作用力或者其软硬程度，影响用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。

发明内容

本申请实施例提供一种柔性变刚度驱动器以及虚拟现实交互设备。通过柔性变刚度驱动器，用户可以感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。

本申请第一方面提供一种柔性变刚度驱动器，其至少包括变刚度组件和驱动组件。变刚度组件包括啮合部以及可弯曲变形的基体。两个以上的基体层叠设置。至少部分数量的 基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。驱动组件用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体，以使一者上的啮合部与另一者上的啮合部至少从分离状态切换为啮合状态。啮合部处于分离状态时，变刚度组件整体具有第一刚度。啮合部处于啮合状态时，变刚度组件整体具有第二刚度。其中，第二刚度大于第一刚度。

本申请实施例的柔性变刚度驱动器包括变刚度组件和驱动组件。变刚度组件整体刚度可以调节。变刚度组件包括两个以上的可弯曲变形的基体。每个基体自身具有预定刚度。对单独的一个基体施加外力时，该基体可以弯曲变形。至少部分数量的基体中，相邻两个基体上各自设置有啮合部。驱动组件用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体，以使一者上的啮合部与另一者上的啮合部至少从分离状态切换为啮合状态。相邻两个设置有啮合部的基体中，两个基体上的啮合部处于分离状态时，变刚度组件可以具有第一刚度。各个基体相对松散自由，使得变刚度组件整体相对容易弯曲变形。驱动组件驱动各个基体彼此靠近，并且相邻两个设置有啮合部的基体中，两个基体上的啮合部从分离状态切换为啮合状态时，变刚度组件具有第二刚度。其中，第二刚度大于第一刚度。此时，各个基体相互抵压。相对于具有第一刚度的变刚度组件，具有第二刚度的变刚度组件整体相对难以弯曲变形。例如，在将具有第一刚度的变刚度组件和具有第二刚度的变刚度组件弯曲至相同程度时，使具有第二刚度的变刚度组件发生弯曲的作用力大于使具有第二刚度的变刚度组件发生弯曲的作用力。将柔性变刚度驱动器应用于具有力反馈功能的虚拟现实交互设备时，用户的身体一部分，例如手指和手掌中至少一者上可以设置柔性变刚度驱动器。变刚度组件具有第一刚度，并且用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时，可以通过柔性变刚度驱动器模拟出抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较小或较软的场景。变刚度组件具有第二刚度，并且用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时，可以通过柔性变刚度驱动器模拟出抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较大或较硬的场景。通过柔性变刚度驱动器，用户可以感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者其软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。本申请实施例的柔性变刚度驱动器结构紧凑、体积小、质量轻，因此在使用过程中有利于提升佩戴舒适度。

在一种可能的实施方式中，啮合部的硬度大于基体的硬度。硬度较大的啮合部相互啮合，并且变刚度组件发生弯曲时，硬度较大的啮合部自身抗变形能力较强，受力后不易发生倾斜变形，从而一方面，变刚度组件可以模拟感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力较大或质地较硬的力反馈；另一方面，可以降低相邻两个啮合部沿基体的长度方向相互挤压而导致两个啮合部发生倾斜变形并脱离良好啮合状态的可能性。啮合部的硬度大于基体的硬度的结构，可以有利于增大变刚度组件的刚度变化调节范围。

在一种可能的实施方式中，基体和啮合部为一体成型结构，从而一方面，可以有利于提高基体和啮合部两者连接强度，使得基体在弯曲过程中，啮合部可以承载较大的挤压应力而不与基体分离；另一方面，基体和啮合部之间不需要额外设置连接件，例如粘接件，有利于降低因设置具有预定厚度的连接件而导致变刚度组件的刚度调节精度受到不良影响的可能性。

在一种可能的实施方式中，基体的材料和啮合部的材料均选自树脂、橡胶或硅胶。基体具有柔性，易于弯曲变形。基体和啮合部自身重量轻，有利于变刚度组件的轻量化设计。

在一种可能的实施方式中，基体和啮合部为分体组装结构。基体和啮合部分别单独加 工制造，然后通过组装的方式将基体和啮合部相连，从而一方面，可以降低变刚度组件的整体加工难度；另一方面，可以根据变刚度组件的刚度调节要求，灵活选择基体和啮合部的材料。

在一种可能的实施方式中，基体的材料选自树脂、橡胶或硅胶。啮合部的材料选自树脂、塑料、金刚石或刚玉。

在一种可能的实施方式中，啮合部的形状可以是球形、人字形或条形。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括凸起。凸起的尺寸小于啮合部的尺寸。至少部分数量的啮合部的侧壁设置多个凸起。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括凸起。设置啮合部的基体上，基体具有位于相邻两个啮合部之间的外露区域。至少部分数量的外露区域设置多个凸起。在啮合部插入对应间隙的深度相同的情况下，相对于未设置凸起的啮合部，设置凸起的啮合部需要克服更大的摩擦阻力。由于设置凸起的啮合部不易啮合并且需要更大的压应力实现相同的啮合状态，因此从啮合部处于分离状态切换至啮合部完全啮合状态，使得所施加于基体和啮合部的压应力的上限值更大，从而使得施加于啮合部上的作用力的取值范围更宽，施加于啮合部上的作用力大小精度更高，有利于提高啮合部插入对应间隙内的深度的精度，进而有利于提高变刚度组件的刚度变化范围，提高变刚度组件的刚度控制精度。对应地，相对于未设置凸起的啮合部，设置凸起的啮合部从啮合状态切换至分离状态时需要克服更大的摩擦阻力，使得设置凸起的啮合部不易从啮合状态切换至分离状态，可以实现啮合部逐渐切换至分离状态，降低啮合部从啮合状态切换至分离状态因分离速度过快而出现应力突变的可能性。

在一种可能的实施方式中，凸起的形状为球形或条形。

在一种可能的实施方式中，相邻两个设置有啮合部的基体中，一个基体包括位于相邻两个啮合部之间的外露区域。变刚度组件还包括凹部。凹部与外露区域对应设置。相邻两个基体上的啮合部处于啮合状态时，另一个基体上的啮合部的至少部分插入凹部。一个基体上的啮合部插入对应的凹部时，该啮合部会受到凹部的侧壁限位，从而该啮合部不易沿基体的宽度方向移动，降低该啮合部沿基体的宽度方向移动而导致与凹部两侧的啮合部之间的啮合区域减小的可能性。

在一种可能的实施方式中，基体包括相连的两个以上的层结构。沿基体的厚度方向，两个以上的层结构层叠设置。相邻两个层结构的硬度不同。基体为单层结构时，基体的材料对基体自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料形成的基体自身的刚度变化范围小。相对于基体为单层结构，多个层结构的基体可以通过调节各层的硬度以实现变刚度组件整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件的整体刚度变化范围，增大变刚度组件可模拟刚度的取值范围。

在一种可能的实施方式中，相邻两个层结构的材料不同。可以通过选择不同层结构的材料，使得相邻两个层结构的硬度不同，形成具有不同刚度的基体，从而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体。

在一种可能的实施方式中，远离啮合部的方向上，最外侧的层结构的硬度大于其余层结构的硬度。因此，最外侧的层结构可以作为约束结构，在不影响基体发生弯曲的情况下可以使得基体保持整体尺寸不易发生变化，降低基体在弯曲过程中被拉伸变长而对变刚度 组件的刚度变化精度产生不良影响的可能性。

在一种可能的实施方式中，最外侧的层结构为可弯曲变形并且抗拉伸的结构件。

在一种可能的实施方式中，基体包括相连的两个以上的块结构。沿与基体的厚度方向相垂直的方向，两个以上的块结构相继分布。相邻两个块结构的硬度不同。基体为一体成型结构时，基体的材料对基体自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料一体成型加工形成的基体自身的刚度变化范围小。相对于基体为一体成型结构，包括多个块结构的基体可以通过调节不同位置的硬度，以实现变刚度组件整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件的整体刚度变化范围，增大可模拟刚度的取值范围，实现变刚度组件上不同区域的刚度反馈。

在一种可能的实施方式中，相邻两个块结构的材料不同，从而可以通过选择各个块结构的材料，使得相邻两个块结构的硬度不同，进而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体。

在一种可能的实施方式中，基体的厚度与啮合部凸出基体的高度不同。通过基体的厚度与啮合部凸出基体的高度设置为不同，可以灵活调整变刚度组件的刚度变化范围。

在一种可能的实施方式中，基体为弹性结构。基体被配置为释放自身的弹性回复力并带动啮合部从啮合状态切换成分离状态。基体自身可以提供使啮合部从啮合状态切换成分离状态的作用力，从而有利于保证啮合部顺利地实现分离。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括弹性件。相邻两个基体上的啮合部处于啮合状态时，啮合部挤压弹性件变形。啮合部从啮合状态切换为分离状态时，弹性件释放弹性回复力并向啮合部施加压应力。啮合部从啮合状态切换为分离状态时，弹性件释放弹性回复力并向啮合部施加压应力，从而推动啮合部相互分离。弹性件可以额外向啮合部提供分离时的作用力，以使啮合部相对容易地发生分离，有利于降低从啮合状态切换为分离状态时，啮合部仍然保持相互啮合而未能发生分离的可能性。

在一种可能的实施方式中，弹性件为弹性片。相邻两个设置有啮合部的基体中，一者上的啮合部与另一者上的啮合部之间设置弹性件。

在一种可能的实施方式中，相邻两个设置有啮合部的基体中，基体位于相邻两个啮合部之间的外露区域设置弹性件。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件包括三个以上的基体，其中，一部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。一部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者的表面与另一者的表面之间为面接触。变刚度组件中，各个基体之间的接触方式可以设置为不同，从而可以通过灵活设置基体的接触方式，以实现变刚度组件上不同的刚度反馈。

在一种可能的实施方式中，全部数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括气囊。变刚度组件设置于气囊内。位于最外侧的基体与气囊的内壁相连。气囊用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极均与变刚度组件相连，并且用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括极性相反的第一电磁体和第二电磁体。第一 电磁体和第二电磁体均与变刚度组件相连，并且用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

本申请实施例第二方面提供一种虚拟现实交互设备，其包括如上述实施例的柔性变刚度驱动器。柔性变刚度驱动器至少包括变刚度组件和驱动组件。变刚度组件包括啮合部以及可弯曲变形的基体。两个以上的基体层叠设置。至少部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。驱动组件用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体，以使一者上的啮合部与另一者上的啮合部至少从分离状态切换为啮合状态。啮合部处于分离状态时，变刚度组件整体具有第一刚度。啮合部处于啮合状态时，变刚度组件整体具有第二刚度。其中，第二刚度大于第一刚度。

在一种可能的实施方式中，啮合部的硬度大于基体的硬度。硬度较大的啮合部相互啮合，并且变刚度组件发生弯曲时，硬度较大的啮合部自身抗变形能力较强，受力后不易发生倾斜变形，从而一方面，变刚度组件可以模拟交互过程中产生的作用力较大或质地较硬的力反馈；另一方面，可以降低相邻两个啮合部沿基体的长度方向相互挤压而导致两个啮合部发生倾斜变形并脱离良好啮合状态的可能性。啮合部的硬度大于基体的硬度的结构，可以有利于增大变刚度组件的刚度变化调节范围。

在一种可能的实施方式中，基体和啮合部为一体成型结构，从而一方面，可以有利于提高基体和啮合部两者连接强度，使得基体在弯曲过程中，啮合部可以承载较大的挤压应力而不与基体分离；另一方面，基体和啮合部之间不需要额外设置连接件，例如粘接件，有利于降低因设置具有预定厚度的连接件而导致变刚度组件的刚度调节精度受到不良影响的可能性。

在一种可能的实施方式中，基体的材料和啮合部的材料均选自树脂、橡胶或硅胶。基体具有柔性，易于弯曲变形。基体和啮合部自身重量轻，有利于变刚度组件的轻量化设计。

在一种可能的实施方式中，基体和啮合部为分体组装结构。基体和啮合部分别单独加工制造，然后通过组装的方式将基体和啮合部相连，从而一方面，可以降低变刚度组件的整体加工难度；另一方面，可以根据变刚度组件的刚度调节要求，灵活选择基体和啮合部的材料。

在一种可能的实施方式中，基体的材料选自树脂、橡胶或硅胶。啮合部的材料选自树脂、塑料、金刚石或刚玉。

在一种可能的实施方式中，啮合部的形状可以是球形、人字形或条形。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括凸起。凸起的尺寸小于啮合部的尺寸。至少部分数量的啮合部的侧壁设置多个凸起。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括凸起。设置啮合部的基体上，基体具有位于相邻两个啮合部之间的外露区域。至少部分数量的外露区域设置多个凸起。在啮合部插入对应间隙的深度相同的情况下，相对于未设置凸起的啮合部，设置凸起的啮合部需要克服更大的摩擦阻力。由于设置凸起的啮合部不易啮合并且需要更大的压应力实现相同的啮合状态，因此从啮合部处于分离状态切换至啮合部完全啮合状态，使得所施加于基体和啮合部的压应力的上限值更大，从而使得施加于啮合部上的作用力的取值范围更宽，施加于啮合部上的作用力大小精度更高，有利于提高啮合部插入对应间隙内的深度的精度，进而有利于提高变刚度组件的刚度变化范围，提高变刚度组件的刚度控制精度。对应地，相对于未设置凸起的啮合部，设置凸起的啮合部从啮合状态切换至分离状态时需要克服更大 的摩擦阻力，使得设置凸起的啮合部不易从啮合状态切换至分离状态，可以实现啮合部逐渐切换至分离状态，降低啮合部从啮合状态切换至分离状态因分离速度过快而出现应力突变的可能性。

在一种可能的实施方式中，凸起的形状为球形或条形。

在一种可能的实施方式中，相邻两个设置有啮合部的基体中，一个基体包括位于相邻两个啮合部之间的外露区域。变刚度组件还包括凹部。凹部与外露区域对应设置。相邻两个基体上的啮合部处于啮合状态时，另一个基体上的啮合部的至少部分插入凹部。一个基体上的啮合部插入对应的凹部时，该啮合部会受到凹部的侧壁限位，从而该啮合部不易沿基体的宽度方向移动，降低该啮合部沿基体的宽度方向移动而导致与凹部两侧的啮合部之间的啮合区域减小的可能性。

在一种可能的实施方式中，基体包括相连的两个以上的层结构。沿基体的厚度方向，两个以上的层结构层叠设置。相邻两个层结构的硬度不同。基体为单层结构时，基体的材料对基体自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料形成的基体自身的刚度变化范围小。相对于基体为单层结构，多个层结构的基体可以通过调节各层的硬度以实现变刚度组件整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件的整体刚度变化范围，增大变刚度组件可模拟刚度的取值范围。

在一种可能的实施方式中，相邻两个层结构的材料不同。可以通过选择不同层结构的材料，使得相邻两个层结构的硬度不同，形成具有不同刚度的基体，从而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体。

在一种可能的实施方式中，远离啮合部的方向上，最外侧的层结构的硬度大于其余层结构的硬度。因此，最外侧的层结构可以作为约束结构，在不影响基体发生弯曲的情况下可以使得基体保持整体尺寸不易发生变化，降低基体在弯曲过程中被拉伸变长而对变刚度组件的刚度变化精度产生不良影响的可能性。

在一种可能的实施方式中，最外侧的层结构为可弯曲变形并且抗拉伸的结构件。

在一种可能的实施方式中，基体包括相连的两个以上的块结构。沿与基体的厚度方向相垂直的方向，两个以上的块结构相继分布。相邻两个块结构的硬度不同。基体为一体成型结构时，基体的材料对基体自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料一体成型加工形成的基体自身的刚度变化范围小。相对于基体为一体成型结构，包括多个块结构的基体可以通过调节不同位置的硬度，以实现变刚度组件整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件的整体刚度变化范围，增大可模拟刚度的取值范围，实现变刚度组件上不同区域的刚度反馈。

在一种可能的实施方式中，相邻两个块结构的材料不同，从而可以通过选择各个块结构的材料，使得相邻两个块结构的硬度不同，进而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体。

在一种可能的实施方式中，基体的厚度与啮合部凸出基体的高度不同。通过基体的厚度与啮合部凸出基体的高度设置为不同，可以灵活调整变刚度组件的刚度变化范围。

在一种可能的实施方式中，基体为弹性结构，基体被配置为释放自身的弹性回复力并带动啮合部从啮合状态切换成分离状态。基体自身可以提供使啮合部从啮合状态切换成分离状态的作用力，从而有利于保证啮合部顺利地实现分离。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件还包括弹性件。相邻两个基体上的啮合部处于啮合状态时，啮合部挤压弹性件变形。啮合部从啮合状态切换为分离状态时，弹性件释放弹性回复力并向啮合部施加压应力。啮合部从啮合状态切换为分离状态时，弹性件释放弹性回复力并向啮合部施加压应力，从而推动啮合部相互分离。弹性件可以额外向啮合部提供分离时的作用力，以使啮合部相对容易地发生分离，有利于降低从啮合状态切换为分离状态时，啮合部仍然保持相互啮合而未能发生分离的可能性。

在一种可能的实施方式中，弹性件为弹性片。相邻两个设置有啮合部的基体中，一者上的啮合部与另一者上的啮合部之间设置弹性件。

在一种可能的实施方式中，相邻两个设置有啮合部的基体中，基体位于相邻两个啮合部之间的外露区域设置弹性件。

在一种可能的实施方式中，变刚度组件包括三个以上的基体，其中，一部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。一部分数量的基体中，相邻两个基体中的一者的表面与另一者的表面之间为面接触。变刚度组件中，各个基体之间的接触方式可以设置为不同，从而可以通过灵活设置基体的接触方式，以实现变刚度组件上不同的刚度反馈。

在一种可能的实施方式中，全部数量的基体中，相邻两个基体中的一者面向另一者的表面上设置啮合部。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括气囊。变刚度组件设置于气囊内。位于最外侧的基体与气囊的内壁相连。气囊用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极均与变刚度组件相连，并且用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

在一种可能的实施方式中，驱动组件包括第一电磁体和第二电磁体。第一电磁体和第二电磁体均与变刚度组件相连，并且用于驱动相邻两个设置有啮合部的基体。

附图说明

图1为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器的局部分解结构示意图；

图3为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于完全啮合状态的局部剖视结构示意图；

图5为图3所示实施例的柔性变刚度驱动器处于弯曲状态的局部剖视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器的应用场景示意图；

图7为图4所示实施例的柔性变刚度驱动器处于弯曲状态的局部剖视结构示意图；

图8为本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于部分啮合状态的局部剖视结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的变刚度组件的分解结构示意图；

图10为本申请又一实施例提供的变刚度组件的分解结构示意图；

图11为本申请又一实施例提供的变刚度组件的分解结构示意图；

图12为本申请一实施例提供的变刚度组件的局部结构示意图；

图13为本申请又一实施例提供的变刚度组件的局部结构示意图；

图14为本申请又一实施例提供的变刚度组件的局部结构示意图；

图15为本申请另一实施例提供的变刚度组件的局部结构示意图；

图16为本申请再一实施例提供的变刚度组件的局部结构示意图；

图17为图16中A处放大示意图；

图18为本申请又一实施例提供的变刚度组件的分解结构示意图；

图19为本申请再一实施例提供的变刚度组件的分解结构示意图；

图20为本申请一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图21为图20所示实施例的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于啮合状态的局部剖视结构示意图；

图22为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图23为图22所示实施例的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于啮合状态的局部剖视结构示意图；

图24为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图25为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图26为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图27为本申请一实施例提供的柔性变刚度驱动器的结构示意图；

图28为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器的结构示意图；

图29为本申请再一实施例提供的柔性变刚度驱动器的结构示意图；

图30为本申请又一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图31为本申请再一实施例提供的柔性变刚度驱动器中的啮合部处于分离状态的局部剖视结构示意图；

图32为本申请再一实施例提供的虚拟现实交互设备的应用场景示意图。

附图标记说明：

1、柔性变刚度驱动器；

10、变刚度组件；

11、基体；11a、外露区域；11b、层结构；11c、粘接件；11d、块结构；

12、啮合部；121、侧壁；122、顶壁；

13、间隙；

14、凸起；

15、凹部；

16、弹性件；

20、驱动组件；

21、气囊；

22、真空泵；

23、第一阀体；

24、第二阀体；

25、充气泵；

26、气压传感器；

27、控制模块；

201、第一电极；

202、第二电极；

20a、第一电磁体；

20b、第二电磁体；

100、虚拟现实交互设备；

101、承载体；

X、厚度方向；

Y、长度方向；

Z、宽度方向。

具体实施方式

用户在使用虚拟现实交互设备在虚拟现实世界中进行相应操作时，希望可以获得类似现实场景下的真实反馈。例如，在现实世界中，用户如果通过手部抓取或握持相应的真实物体时，可以通过手部反馈的应力大小来感知真实物体的重量或软硬程度。例如，用户在现实世界中，手部分别抓取或握持相同尺寸的线球和金属球，所感知的是线球较轻、较软，而金属球较重、较硬。因此，用户在虚拟现实世界中通过虚拟现实交互设备抓取或握持相应的虚拟物体时，也希望可以感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者其软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。

虚拟现实交互设备包括可穿戴设备。可穿戴设备可以包括力反馈手套，从而可以方便用户佩戴于手部，并且通过手部动作来控制虚拟现实世界中的手部动作，例如顺利完成抓取或握持相应的物体等动作。目前，为了提高虚拟现实世界的沉浸感和真实感，一些可穿戴设备开发机构开发设计出商用力反馈手套。例如，力反馈手套采用绳驱动的方式，将包括驱动器和传动机构的机械结构安装在用户的手背侧。通过驱动器和绳索拉动力反馈手套上的传动机构，从而在用户的手指弯曲时，向每个手指提供反馈力，从而模拟用户手部抓取或握持相应的物体。然而，力反馈手套的驱动器和传动机构主要采用刚性结构，从而导致力反馈手套的重量和体积都较大，便携性差。目前的力反馈手套，在用户手背部添加了较多的驱动器和传动机构等机械结构，导致用户长时间佩戴使用的舒适感较低。因此，目前的力反馈手套无法很好的适用于虚拟现实交互。

基于此，本申请实施例提供一种柔性变刚度驱动器1。柔性变刚度驱动器1可以实现刚 度的变化。通过对柔性变刚度驱动器1的刚度控制，可以模拟用户抓取或握持不同物体的过程中产生的作用力或其软硬程度。通过柔性变刚度驱动器1，用户可以感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。本申请实施例的柔性变刚度驱动器1质量轻、体积小，因此在应用于力反馈手套等可穿戴设备时，可以降低可穿戴设备整体的重量，有利于提升佩戴舒适度。

下面对本申请实施例提供的柔性变刚度驱动器1的实现方式进行阐述。

参见图1和图2所示，本申请实施例的柔性变刚度驱动器1包括变刚度组件10和驱动组件20。变刚度指的是刚度大小可以发生变化。刚度的大小影响变刚度组件10可以发生弯曲变形的难易程度。变刚度组件10整体刚度越小，越容易地弯曲变形。变刚度组件10整体刚度越大，越难以弯曲变形。变刚度组件10包括基体11和啮合部12。基体11为可弯曲变形的结构。可弯曲变形指的是基体11具有柔性，受到外力作用时可以弯曲，改变形状。基体11具有预定厚度。沿基体11的厚度方向X，两个以上的基体11层叠设置。至少部分数量的基体11中，相邻两个基体11中的一者面向另一者的表面上设置啮合部12。驱动组件20用于驱动相邻两个设置有啮合部12的基体11，以使一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12至少从分离状态切换为啮合状态。驱动组件20可以用于驱动相邻两个设置有啮合部12的基体11彼此靠近，以使一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12从分离状态切换为啮合状态。驱动组件20也可以用于驱动相邻两个设置有啮合部12的基体11彼此远离，以使一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12从啮合状态切换为分离状态。

需要说明的是，参见图3所示，分离状态指的是相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12位于另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13的外部。参见图4所示，啮合状态指的是相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12至少部分地插入到另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13中。

相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12处于分离状态时，变刚度组件10整体具有第一刚度。相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12处于啮合状态时，变刚度组件10整体具有第二刚度。第二刚度大于第一刚度。具有第一刚度的变刚度组件10抵抗弯曲变形的能力弱于具有第二刚度的变刚度组件10抵抗弯曲变形的能力。因此，如果将变刚度组件10弯曲至相同形状时，作用于具有第二刚度的变刚度组件10的外力需要大于作用于具有第一刚度的变刚度组件10的外力。

参见图5所示，相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12处于分离状态时，两个基体11各自独立，处于相对松散自由的状态。因此，变刚度组件10具有较小的抗弯曲变形的第一刚度。在变刚度组件10受力弯曲时，外力需要克服的阻力小，变刚度组件10可以容易地发生弯曲变形。示例性地，参见图6所示，将柔性变刚度驱动器1应用于具有力反馈功能的虚拟现实交互设备时，用户的手指和手掌中至少一者上可以设置柔性变刚度驱动器1。用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时可以通过柔性变刚度驱动器1模拟出抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较小或较软的场景。示例性地，虚拟现实交互设备包括可以佩戴于用户手部的力反馈手套。力反馈手套包括柔性变刚度驱动器1。在一些实施例中，虚拟现实交互设备还可以是力反馈衣服等。力反馈衣服包括柔性变刚度驱动器1。

参见图7所示，相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12处于啮合状态时，两个基体11各自通过啮合部12相结合，从而两个基体11相互限位约束，使得两个基体11的相对位置不易发生移动。因此，变刚度组件10具有较大的抗弯曲变形的第二刚度，使得变刚度组件10相对难以发生弯曲变形。相对于具有第一刚度的变刚度组件10，在具有第二刚度的变刚度组件10受力弯曲时，外力需要克服的阻力大。示例性地，将柔性变刚度驱动器1应用于具有力反馈功能的虚拟现实交互设备时，用户手指和手掌中至少一者上可以设置柔性变刚度驱动器1。用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时可以通过柔性变刚度驱动器1模拟出抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较大或较硬的场景。

示例性地，在变刚度组件10应用于用户的手指和手掌中的至少一者时，用户在虚拟现实世界中抓取或握持一个线球以及抓取或握持一个相同尺寸的金属球的两种情况下，用户的手指和手掌的弯曲程度可以是相同的，但用户的手指和手掌的作用力或软硬感知是不同的。如果抓取或握持一个线球时，用户的感知设定为较轻、较软，那么相对地，抓取或握持一个金属球时，用户的感知设定为较重、较硬。相对应地，抓取或握持一个虚拟现实世界中的线球时，变刚度组件10可以具有第一刚度，以模拟作用力小、质地较软。抓取或握持一个虚拟现实世界中的金属球时，变刚度组件10可以具有第二刚度，以模拟作用力大、质地较硬。

本申请实施例的柔性变刚度驱动器1包括变刚度组件10和驱动组件20。变刚度组件10整体刚度可以调节。变刚度组件10包括两个以上的可弯曲变形的基体11。每个基体11自身具有预定刚度。对单独的一个基体11施加外力时，该基体11可以弯曲变形。至少部分数量的基体11中，相邻两个基体11上各自设置有啮合部12。驱动组件20用于驱动相邻两个设置有啮合部12的基体11，以使一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12至少从分离状态切换为啮合状态。相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12处于分离状态时，变刚度组件10可以具有第一刚度。各个基体11相对松散自由，使得变刚度组件10整体相对容易弯曲变形。驱动组件20可以驱动各个基体11彼此靠近，并且相邻两个设置有啮合部12的基体11中，两个基体11上的啮合部12从分离状态切换为啮合状态时，变刚度组件10具有第二刚度。其中，第二刚度大于第一刚度。此时，各个基体11相互抵压。

相对于具有第一刚度的变刚度组件10，具有第二刚度的变刚度组件10整体相对难以弯曲变形。例如，在将具有第一刚度的变刚度组件10和具有第二刚度的变刚度组件10弯曲至相同程度时，使具有第二刚度的变刚度组件10发生弯曲的作用力大于使具有第二刚度的变刚度组件10发生弯曲的作用力。

将柔性变刚度驱动器1应用于具有力反馈功能的虚拟现实交互设备时，用户的身体一部分，例如手指和手掌中至少一者上可以设置柔性变刚度驱动器1。变刚度组件10具有第一刚度，并且用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时，可以通过柔性变刚度驱动器1模拟出抓取或握持的虚拟物体过程中产生的作用力较小或较软的场景。变刚度组件10具有第二刚度，并且用户手指和手掌中至少一者弯曲变形时，可以通过柔性变刚度驱动器1模拟出抓取或握持的虚拟物体过程中产生的作用力较大或较硬的场景。通过柔性变刚度驱动器1，用户可以感受到虚拟物体交互过程中产生的作用力或者软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。本申 请实施例的柔性变刚度驱动器1结构紧凑、体积小、质量轻，因此在使用过程中有利于提升佩戴舒适度。

在一些可实现的方式中，驱动组件20向变刚度组件10施加作用力，驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此靠近，以使相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12从分离状态切换为啮合状态。

在一些可实现的方式中，相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12至少部分地插入到另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13中，从而实现两个基体11上的啮合部12相互啮合。一者上的啮合部12插入对应的间隙13内的深度不同，则变刚度组件10的刚度不同。啮合部12插入间隙13内的深度越小，则变刚度组件10整体的刚度越小，也即第二刚度的取值越小。啮合部12插入间隙13内的深度越大，则变刚度组件10整体的刚度越大，也即第二刚度的取值越大。因此，通过控制一者上的啮合部12插入对应的间隙13内的深度，可以控制变刚度组件10整体的第二刚度的取值大小，从而有利于实现变刚度组件10整体的刚度的无级调节，增大刚度变化范围，从而可以模拟的应力取值点更多。

在一些示例中，参见图4所示，相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12的完全插入另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13内。或者，参见图8所示，相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12部分地插入到另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13中。

在一些示例中，两个基体11上的啮合部12相互啮合时，具有不同的啮合状态。示例性地，第一种啮合状态：一者上的啮合部12的三分之一插入另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13内。第二种啮合状态：一者上的啮合部12的二分之一插入另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13内。第三种啮合状态：一者上的啮合部12的完全插入另一者上的相邻两组啮合部12之间的间隙13内。变刚度组件10在上述三种不同啮合状态下的刚度大小不同。相对地，在第一种啮合状态时，变刚度组件10的刚度最小，而在第三种啮合状态时，变刚度组件10的刚度最大。

在一些可实现的方式中，在变刚度组件10应用于用户的手指和手掌中的至少一者时，沿手指或手掌的弯曲方向，两组以上的啮合部12间隔设置。示例性地，在变刚度组件10应用于用户的手指时，两组以上的啮合部12的排列方向与手指的长度方向相同。在变刚度组件10应用于用户的手掌时，两组以上的啮合部12的排列方向与从手腕至手指的方向相同。在变刚度组件10应用于用户的手指和手掌时，两组以上的啮合部12的排列方向与从手腕至指尖的方向相同。在一些示例中，基体11可以是具有预定长度和宽度的结构。沿基体11的长度方向Y，两组以上的啮合部12间隔设置。两组以上的啮合部12的排列方向与基体11的长度方向Y相同。每组啮合部12可以包括一个或两个以上的啮合部12。

示例性地，参见图3所示，两组以上的啮合部12均匀间隔设置。相邻两个间隙13之间的距离L取值范围为1毫米至3毫米，例如可以但不限定为2毫米。

在一些可实现的方式中，基体11的硬度和啮合部12的硬度不同。啮合部12的硬度大于基体11的硬度。当啮合部12处于分离状态，此时硬度较小的基体11自身的刚度为变刚度组件10的刚度大小的主要影响因素，因此变刚度组件10的刚度相对较小，易于弯曲。啮合部12处于啮合状态时，硬度较大的啮合部12相互啮合，变刚度组件10的刚度相对 较大。因此，啮合部12处于分离状态时，变刚度组件10可以模拟虚拟物体交互过程中产生的作用力较小或质地较软的力反馈。硬度较大的啮合部12相互啮合，并且变刚度组件10发生弯曲时，硬度较大的啮合部12自身抗变形能力较强，受力后不易发生倾斜变形，从而一方面，变刚度组件10可以模拟虚拟物体交互过程中产生的作用力较大或质地较硬的力反馈；另一方面，可以降低相邻两个啮合部12沿基体11的长度方向Y相互挤压而导致两个啮合部12发生倾斜变形并脱离良好啮合状态的可能性。啮合部12的硬度大于基体11的硬度的结构，可以有利于增大变刚度组件10的刚度变化调节范围。

在一些可实现的方式中，基体11和啮合部12为一体成型结构，从而一方面，可以有利于提高基体11和啮合部12两者连接强度，使得基体11在弯曲过程中，啮合部12可以承载较大的挤压应力而不与基体11分离；另一方面，基体11和啮合部12之间不需要额外设置连接件，例如粘接件，有利于降低因设置具有预定厚度的连接件而导致变刚度组件10的刚度调节精度受到不良影响的可能性。一体成型结构指的是基体11和啮合部12之间连续过渡，两者之间不需要设置连接件，而需要将基体11和啮合部12分离时，需要破坏基体11和啮合部12中的一者的结构。

示例性地，基体11的材料和啮合部12的材料相同。例如，基体11为单层结构。基体11的材料和啮合部12的材料均选自树脂、橡胶或硅胶。基体11具有柔性，易于弯曲变形。基体11和啮合部12自身重量轻，有利于变刚度组件10的轻量化设计。示例性地，可以采用机械加工方式对坯料进行材料去除以形成基体11和啮合部12。或者，可以采用3D打印工艺以增料的方式加工制造形成基体11和啮合部12。例如，可以通过3D打印工艺使用硬度为40A的硅胶形成基体11，而使用硬度为95A的硅胶形成啮合部12。

在一些可实现的方式中，基体11和啮合部12为分体组装结构。基体11和啮合部12分别单独加工制造，然后通过组装的方式将基体11和啮合部12相连，从而一方面，可以降低变刚度组件10的整体加工难度；另一方面，可以根据变刚度组件10的刚度调节要求，灵活选择基体11和啮合部12的材料。

在一些示例中，基体11为单层结构。基体11的材料和啮合部12的材料可以相同，例如两者可以均选自树脂、橡胶或硅胶。啮合部12通过粘接或热熔焊接的方式与基体11相连。在另一些示例中，基体11为单层结构。基体11的材料和啮合部12的材料可以不同，例如基体11的材料可以选自树脂、橡胶或硅胶。啮合部12的材料可以选自塑料、金刚石或刚玉。例如，啮合部12的材料可以是棕刚玉。啮合部12的硬度大于基体11的硬度。啮合部12可以通过粘接方式与基体11相连。

在一些可实现的方式中，啮合部12的形状可以是人字形。啮合部12包括相交的两个延伸段。两个延伸段之间的夹角取值范围可以是100°至160°。

在一些可实现的方式中，参见图9所示，啮合部12的形状可以是球形，例如可以是半圆球形。每组啮合部12中可以包括多个间隔设置的球形的啮合部12。示例性地，啮合状态下，一个基体11上的啮合部12可以和另一个基体11上的四个啮合部12相接触。

在一些可实现的方式中，参见图10所示，啮合部12的形状可以是条形。啮合部12沿直线延伸。基体11具有预定宽度时，啮合部12沿基体11的宽度方向Z延伸。厚度方向X和长度方向Y均与宽度方向Z相垂直。

在一些可实现的方式中，参见图11所示，啮合部12背向基体11的表面为曲面。两个 以上的啮合部12形成波浪形结构。

本申请啮合部12的形状不限定于上述所示例的形状，其他可以实现啮合部12相互啮合的形状均在本申请的保护范围内。

在一些可实现的方式中，参见图12所示，变刚度组件10还包括凸起14。凸起14的尺寸小于啮合部12的尺寸。参见图13所示，至少部分数量的啮合部12的侧壁121设置多个凸起14。啮合部12的侧壁121指的是面向间隙13并且用于啮合的表面。啮合部12的侧壁121上设置凸起14后，可以增加侧壁121的摩擦力。在两个基体11上的啮合部12相互啮合时，两个基体11上的啮合部12受到较大的摩擦力而不易啮合。在啮合部12插入对应间隙13的深度相同的情况下，相对于未设置凸起14的啮合部12，设置凸起14的啮合部12需要克服更大的摩擦阻力。由于设置凸起14的啮合部12不易啮合并且需要更大的压应力实现相同的啮合状态，因此从啮合部12处于分离状态切换至啮合部12完全啮合状态，使得所施加于基体11和啮合部12的压应力的上限值更大，从而使得施加于啮合部12上的作用力的取值范围更宽，施加于啮合部12上的作用力大小精度更高，有利于提高啮合部12插入对应间隙13内的深度的精度，进而有利于提高变刚度组件10的刚度变化范围，提高变刚度组件10的刚度控制精度。对应地，相对于未设置凸起14的啮合部12，设置凸起14的啮合部12从啮合状态切换至分离状态时需要克服更大的摩擦阻力，使得设置凸起14的啮合部12不易从啮合状态切换至分离状态，可以实现啮合部12逐渐切换至分离状态，降低啮合部12从啮合状态切换至分离状态因分离速度过快而出现应力突变的可能性。

在一些示例中，通过调节凸起14的尺寸，可以调整改变侧壁121的摩擦力。示例性地，啮合部12凸出基体11的高度取值范围可以是0.5毫米至3毫米，例如可以但不限定为1毫米。凸起14凸出侧壁121的高度取值范围可以是5微米至500微米。

在一些示例中，一部分数量的啮合部12的侧壁121设置多个凸起14，而其余数量的啮合部12的侧壁121未设置凸起14。因此，一个基体11上可以在不同的位置设置不同类型的啮合部12，从而可以实现变刚度组件10上不同位置的刚度变化效果的差异化，以有利于更好地模拟用户的抓取或握持体验。

在一些可实现的方式中，参见图13所示，基体11上具有位于相邻两个啮合部12之间的外露区域11a。外露区域11a的数量为多个。参见图14所示，变刚度组件10包括凹部15。凹部15与外露区域11a对应设置。至少部分数量的外露区域11a对应设置有凹部15。凹部15沿基体11的厚度方向X凹陷。在两个基体11上的啮合部12相互啮合时，一个基体11上的啮合部12的至少部分可以插入对应的凹部15。一个基体11上的啮合部12插入对应的凹部15时，该啮合部12会受到凹部15的侧壁限位，从而该啮合部12不易沿基体11的宽度方向Z移动，降低该啮合部12沿基体11的宽度方向Z移动而导致与凹部15两侧的啮合部12之间的啮合区域减小的可能性。示例性，一个基体11上的啮合部12用于插入对应凹部15的部分与凹部15的形状相匹配。示例性地，凹部15的数量为一个。沿基体11的宽度方向Z，凹部15不贯穿基体11设置。

在一些可实现的方式中，参见图15所示，基体11上具有多个位于相邻两个啮合部12之间的外露区域11a。至少部分数量的外露区域11a上设置多个凸起14。外露区域11a上设置凸起14后，可以增加外露区域11a的摩擦力。在两个基体11上的啮合部12相互啮合 时，啮合部12上面向外露区域11a的表面与设置凸起14的外露区域11a之间的摩擦力较大，从而啮合部12不易相对外露区域11a发生移动。在变刚度组件10弯曲至相同程度的情况下，使包括设置有凸起14的基体11的变刚度组件10发生弯曲的作用力大于使包括未设置有凸起14的基体11的变刚度组件10发生弯曲的作用力，从而外露区域11a设置凸起14，有利于提高变刚度组件10的刚度变化范围。

在一些可实现的方式中，啮合部12的侧壁121以及基体11的外露区域11a上同时设置凸起14。啮合部12的顶壁122也可以设置凸起14。

在一些可实现的方式中，凸起14的形状为球形，例如可以是半圆球形。啮合部12为球形时，凸起14的形状可以与啮合部12的形状相同，并且多个凸起14间隔设置于啮合部12的侧壁121以及基体11上的外露区域11a中的至少一者。啮合部12为人字形或条形时，多个凸起14间隔设置于啮合部12的侧壁121以及基体11上的外露区域11a中的至少一者。

在一些可实现的方式中，参见图16和图17所示，凸起14的形状为条形。啮合部12为人字形、条形或球形时，凸起14沿基体11的宽度方向Z延伸。多个凸起14间隔设置于啮合部12的侧壁121以及基体11上的外露区域11a中的至少一者。

本申请凸起14的形状不限于上述所示例的形状，其他可以实现相同功能的凸起14的形状均在本申请的保护范围内。

在一些示例中，参见图16所示，一部分数量的外露区域11a设置多个凸起14，而其余数量的外露区域11a未设置凸起14。因此，一个基体11上可以在不同的位置设置不同类型的外露区域11a，从而可以实现变刚度组件10上不同位置的刚度变化效果的差异化，以更好地模拟用户的抓取或握持体验。

在一些可实现的方式中，参见图18所示，基体11包括相连的两个以上的层结构11b。沿基体11的厚度方向X，两个以上的层结构11b层叠设置。相邻两个层结构11b的硬度不同。基体11为单层结构11b时，基体11的材料对基体11自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料形成的基体11自身的刚度变化范围小。相对于基体11为单层结构11b，多个层结构11b的基体11可以通过调节各层的硬度以实现变刚度组件10整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件10的整体刚度变化范围，增大变刚度组件10可模拟刚度的取值范围。

在一些可实现的方式中，相邻两个层结构11b的材料相同。使用相同材料制造的两个层结构11b彼此可以直接连接，通过热熔焊接的方式实现连接，从而可以不需要额外设置中间连接件，使得变刚度组件10结构紧凑，有利于降低变刚度组件10的重量。

在一些示例中，基体11包括相连的两个层结构11b。两个层结构11b中，远离啮合部12的层结构11b的材料以及靠近啮合部12的层结构11b的材料均可以是硅胶、橡胶或树脂。

在一些可实现的方式中，相邻两个层结构11b的材料不同。可以通过选择不同层结构11b的材料，使得相邻两个层结构11b的硬度不同，形成具有不同刚度的基体11，从而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体11。相邻两个层结构11b可以采用粘接方式实现连接。

在一些示例中，基体11包括相连的两个层结构11b。两个层结构11b中，远离啮合部 12的层结构11b的硬度大于靠近啮合部12的层结构11b的硬度。示例性地，远离啮合部12的层结构11b的材料可以是纸制品或塑料。靠近啮合部12的层结构11b的材料可以是硅胶、橡胶或树脂。

在另一些示例中，基体11包括相连的三个层结构11b。三个层结构11b中，各个层结构11b的材料不相同。

在另一些示例中，远离啮合部12的方向上，最外侧的层结构11b的硬度大于其余层结构11b的硬度。因此，最外侧的层结构11b可以作为约束结构，在不影响基体11发生弯曲的情况下可以使得基体11保持整体尺寸不易发生变化，降低基体11在弯曲过程中被拉伸变长而对变刚度组件10的刚度变化精度产生不良影响的可能性。

示例性地，最外侧的层结构11b可以为可弯曲变形并且抗拉伸的结构件，从而最外侧的层结构11b自身可以弯曲变形，同时在承载拉伸应力时，自身不易被拉伸变形。示例性地，最外侧的层结构11b为塑料片或纸制品。纸制品例如可以是使用硫酸盐和木浆制成的牛皮纸。

示例性地，基体11包括两个层结构11b。与啮合部12相连的层结构11b的材料可以是树脂。最外侧的层结构11b的材料可以是纸制品。与啮合部12相连的层结构11b粘接于最外侧的层结构11b。例如，与啮合部12相连的层结构11b通过粘接件11c粘接于最外侧的层结构11b。粘接件11c可以是环氧树脂胶。

示例性地，基体11呈扁平状的结构。与啮合部12相连的层结构11b的材料以及啮合部12的材料相同。与啮合部12相连的层结构11b以及啮合部12为一体成型结构。啮合部12的形状呈人字形。

在一些可实现的方式中，参见图19所示，基体11包括相连的两个以上的块结构11d。沿与基体11的厚度方向X相垂直的方向，两个以上的块结构11d相继分布。例如，与基体11的厚度方向X相垂直的方向可以是两组以上的啮合部12的排列方向。相邻两个块结构11d的硬度不同。块结构11d的硬度较大的区域，抗弯曲能力较强。块结构11d的硬度较小的区域，相对易于弯曲。基体11为一体成型结构时，基体11的材料对基体11自身的刚度具有主要影响，从而由一种材料一体成型加工形成的基体11自身的刚度变化范围小。相对于基体11为一体成型结构，包括多个块结构11d的基体11可以通过调节不同位置的硬度，以实现变刚度组件10整体的刚度调节，从而可以有利于增大变刚度组件10的整体刚度变化范围，增大可模拟刚度的取值范围，实现变刚度组件10上不同区域的刚度反馈。

在一些示例中，各个块结构11d自身的长度、宽度和厚度均相同。基体11为具有预定长度的结构时，沿基体11的长度方向Y，两个以上的块结构11d相继分布。

在一些可实现的方式中，相邻两个块结构11d的材料可以不同，从而可以通过选择各个块结构11d的材料，使得相邻两个块结构11d的硬度不同，进而有利于使用不同的材料复合形成满足不同刚度变化要求的基体11。

在一些示例中，相邻的三个块结构11d中，各个块结构11d的材料不同。

在一些示例中，相邻两个块结构11d可以采用粘接方式实现连接。示例性地，相邻两个块结构11d中，一个块结构11d的材料可以是塑料，另一个块结构11d的材料可以是硅胶、橡胶或树脂。或者，相邻两个块结构11d中，一个块结构11d的材料可以是硅胶，另一个块结构11d的材料可以是橡胶或树脂。

在一些可实现的方式中，基体11的厚度与啮合部12凸出基体11的高度不同。基体11的厚度大小对基体11自身的刚度具有主要影响。基体11的厚度越大，自身刚度越大。啮合部12凸出基体11的高度对啮合后的两个啮合部12的重叠区域大小具有主要影响。两个啮合部12的重叠区域越大，重叠区域的抗弯曲变形能力越强。因此，通过基体11的厚度与啮合部12凸出基体11的高度设置为不同，可以灵活调整变刚度组件10的刚度变化范围。在一些示例中，基体11的厚度大于啮合部12凸出基体11的高度。对于一个基体11，基体11的厚度取值范围可以是0.5毫米至3毫米，例如可以但不限定为2毫米。啮合部12凸出基体11的高度取值范围可以是0.5毫米至3毫米，例如可以但不限定为1毫米。

本申请实施例的两个基体11中，一个基体11上的啮合部12和另一个基体11上的啮合部12从啮合状态切换至分离状态的过程中，如果啮合部12分离不及时或者不完全，会导致啮合部12仍处于啮合状态，从而在需要变刚度组件10切换至第一刚度时，变刚度组件10却仍然保持在第二刚度，影响变刚度组件10的刚度调节精度和模拟准确度。

在一些可实现的方式中，驱动组件20可以向变刚度组件10施加作用力，驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此远离，以使相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12从啮合状态切换为分离状态。

在另一些可实现的方式中，为了保证啮合部12可以顺利地从啮合状态切换至分离状态，基体11可以为弹性结构，自身可以具有柔性。在需要变刚度组件10从第二刚度切换至第一刚度时，基体11可以释放自身的弹性回复力并带动啮合部12从啮合状态切换成分离状态。基体11自身可以提供使啮合部12从啮合状态切换成分离状态的作用力，从而有利于进一步保证啮合部12顺利地实现分离。

在一些示例中，驱动组件20可以向变刚度组件10施加作用力，同时基体11可以释放自身的弹性回复力，以此驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此远离，使啮合部12从啮合状态切换成分离状态。

在另一些可实现的方式中，参见图20所示，变刚度组件10还包括弹性件16。相邻两个基体11上的啮合部12处于啮合状态时，啮合部12挤压弹性件16变形，以使弹性件16积蓄弹性势能。啮合部12从啮合状态切换为分离状态时，弹性件16释放弹性回复力并向啮合部12施加压应力，从而推动啮合部12相互分离。弹性件16可以额外向啮合部12提供分离时的作用力，以使啮合部12相对容易地发生分离，有利于降低从啮合状态切换为分离状态时，啮合部12仍然保持相互啮合而未能发生分离的可能性。

在一些示例中，驱动组件20可以向变刚度组件10施加作用力，同时基体11以及弹性件16可以释放自身的弹性回复力，以此驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此远离，使啮合部12从啮合状态切换成分离状态。

在一些示例中，参见图20和图21所示，弹性件16为弹性片。相邻两个设置有啮合部12的基体11中，一者上的啮合部12与另一者上的啮合部12之间设置弹性件16。弹性件16可以覆盖基体11上的所有数量的啮合部12。两个基体11上的啮合部12啮合时，两个基体11上的啮合部12会同时挤压弹性件16。弹性件16的一部分被啮合部12压入对应的间隙13中。在啮合部12从对应的间隙13中退出时，弹性件16中位于间隙13中的部分发生回弹，以推动啮合部12。示例性地，弹性件16的材料可以选自塑料，从而弹性件16具有良好的柔韧性，使得弹性件16经过反复挤压、回弹后，不易出现压痕而导致弹性 件16失效的可能性。示例性地，弹性件16的厚度小于啮合部12凸出基体11的高度。例如，弹性件16的厚度取值范围可以为20微米至100微米。

在另一些示例中，参见图22和图23所示，对于一个基体11，基体11上位于相邻两个啮合部12之间的外露区域11a设置弹性件16。弹性件16位于相邻两个啮合部12之间的间隙13内。两个基体11上的啮合部12啮合时，一个基体11上的啮合部12会挤压对应的间隙13中的弹性件16。在啮合部12从对应的间隙13中退出时，弹性件16发生回弹，以推动啮合部12。弹性件16的高度小于啮合部12凸出基体11的高度。示例性地，弹性件16可以是弹簧，例如螺旋弹簧。或者，弹性件16可以是弹性材料制成的柱体。

在一些可实现的方式中，参见图24所示，变刚度组件10包括三个以上的基体11。一部分数量的基体11中，相邻两个基体11中的一者面向另一者的表面上设置啮合部12。一部分数量的基体11中，相邻两个基体11中的一者的表面与另一者的表面之间为面接触。设置有啮合部12的两个基体11上的啮合部12可以相互啮合，而未设置啮合部12的两个基体11之间的表面相互接触。变刚度组件10中，各个基体11之间的接触方式可以设置为不同，从而可以通过灵活设置基体11的接触方式，以实现变刚度组件10上不同的刚度反馈。示例性地，变刚度组件10的各个基体11中，啮合方式和面接触的方式可以交替设置。

在一些示例中，变刚度组件10包括四个基体11。以图24所示位置为参照，上方的第一个基体11和第二个基体11上各自设置有啮合部12。下方的第三个基体11和第四个基体11上各自设置有啮合部12。第二个基体11面向第三个基体11的表面上未设置啮合部12，而第三个基体11面向第二个基体11的表面上也未设置啮合部12。第一个基体11和第二基体11各自的啮合部12可以相互啮合。第三个基体11和第四个基体11各自的啮合部12可以相互啮合。第二个基体11和第三个基体11之间为面接触。

在另一些可实现的方式中，变刚度组件10包括三个以上的基体11。全部数量的基体11中，相邻两个基体11中的一者面向另一者的表面上设置啮合部12。

在一些示例中，变刚度组件10包括三个基体11。以图25所示位置为参照，第一个基体11、第二个基体11以及第三个基体11上各自设置有啮合部12。第二个基体11上面向第一个基体11的表面设置啮合部12。第二个基体11上面向第三个基体11的表面设置啮合部12。第一个基体11和第三基体11各自的啮合部12可以分别与第二个基体11的啮合部12相互啮合。

在另一些示例中，变刚度组件10包括四个基体11。以图26所示位置为参照，第一个基体11、第二个基体11、第三个基体11以及第四个基体11上各自设置有啮合部12。第二个基体11上面向第一个基体11的表面设置啮合部12。第二个基体11上面向第三个基体11的表面设置啮合部12。第三个基体11上面向第二个基体11的表面设置啮合部12。第三个基体11上面向第四个基体11的表面设置啮合部12。第一个基体11和第三基体11各自的啮合部12分别与第二个基体11的啮合部12可以相互啮合。第二个基体11和第四个基体11各自的啮合部12分别与第三个基体11的啮合部12可以相互啮合。

在一些可实现的方式中，参见图27所示，驱动组件20包括气囊21。变刚度组件10设置于气囊21内。变刚度组件10中，位于最外侧的基体11与气囊21的内壁相连。在柔性变刚度驱动器1应用于用户的身体部位时，可以将气囊21直接设置于身体部位并与皮肤直接接触，也可以在气囊21外部设置承载体，并通过承载体设置于身体部位。可以通 过排气或充气的方式调节气囊21的内部压力。气囊21处于负压状态时，气囊21在大气压的作用下压缩变形，而气囊21相对的两个壁部相互靠近，从而气囊21对变刚度组件10施加压应力，以使基体11相互靠近。相邻两个设置有啮合部12的基体11中，啮合部12从分离状态切换至啮合状态。气囊21与大气环境相连通呈常压状态或者气囊21处于正压状态时，气囊21相对的两个壁部相互远离，从而气囊21拉动基体11相互远离，以使基体11上的啮合部12从啮合状态切换至分离状态。

在一些示例中，基体11的外表面可以与气囊21的内壁粘接连接。

在一些示例中，参见图28所示，驱动组件20还包括真空泵22、第一阀体23和第二阀体24。真空泵22和气囊21通过管线相连通，而第一阀体23设置于管线上。第一阀体23用于打开或关闭管线。第一阀体23打开时，可以通过真空泵22抽出气囊21内的气体，以使气囊21处于负压状态。第一阀体23关闭时，气囊21保持在预定压力的负压状态。

第二阀体24设置于另一条管线。管线用于连通气囊21和外部大气环境。第二阀体24用于打开或关闭管线。第一阀体23关闭，第二阀体24关闭时，气囊21可以保持在预定压力的负压状态。第一阀体23关闭，第二阀体24打开时，气囊21与大气环境连通并吸入空气，以从负压状态切换至常压状态。

或者，参见图29所示，驱动组件20还包括充气泵25。第二阀体24设置于另一条管线。管线用于连通气囊21和充气泵25。第二阀体24用于打开或关闭管线。第一阀体23关闭，第二阀体24关闭时，气囊21可以保持在预定压力的负压状态。第一阀体23关闭，第二阀体24打开时，气囊21与充气泵25相连通，从而充气泵25可以向气囊21内充入气体，以使气囊21从负压状态切换至正压状态。

示例性地，第一阀体23可以为电磁阀。第二阀体24可以为电磁阀。

驱动组件20还包括气压传感器26。气压传感器26用于监测气囊21内的压力值。通过气压传感器26反馈的压力值可以对气囊21内的气压实现精准控制，从而可以实现气囊21对基体11所施加的压应力大小的精准控制，进而实现对啮合部12插入对应间隙13的深度实现精准控制。

驱动组件20还包括控制模块27。真空泵22、第一阀体23、第二阀体24、充气泵25和气压传感器26均与控制模块27通信连接，从而可以实现自动化控制，有利于提高控制精度。示例性地，控制模块27可以是单片机。

在一些可实现的方式中，参见图30所示，驱动组件20包括第一电极201和第二电极202。第一电极201和第二电极202通电状态下，第一电极201和第二电极202设置为极性相反，从而第一电极201和第二电极202产生吸附力，以对变刚度组件10施加压应力，以使设置有啮合部12的相邻两个基体11中，啮合部12从分离状态切换至啮合状态。

第一电极201和第二电极202通电状态下，第一电极201和第二电极202设置为极性相同，从而第一电极201和第二电极202产生排斥力，以对变刚度组件10施加拉应力，以使设置有啮合部12的相邻两个基体11中，啮合部12从啮合状态切换至分离状态。或者，第一电极201和第二电极202断电状态下，第一电极201和第二电极202吸附力为零，此时基体11和弹性件16中的至少一者可以释放自身的弹性回复力，以此驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此远离，使啮合部12从啮合状态切换成分离状态。

在一些示例中，沿基体11的厚度方向X，第一电极201和第二电极202间隔设置，而 变刚度组件10设置于第一电极201和第二电极202之间。变刚度组件10中，两个位于最外侧的基体11可以分别与第一电极201和第二电极202粘接。第一电极201和第二电极202为片状结构。在另一些示例中，变刚度组件10上两个位于最外侧的基体11中的一者内部设置第一电极201，另一者内部设置第二电极202。第一电极201和第二电极202为片状结构。

在一些示例中，第一电极201和第二电极202通电状态时，第一电极201和第二电极202上可以施加直流电压。

在一些可实现的方式中，参见图31所示，驱动组件20包括第一电磁体20a和第二电磁体20b。第一电磁体20a和第二电磁体20b通电状态下，第一电磁体20a和第二电磁体20b设置为极性相反，从而第一电磁体20a和第二电磁体20b产生吸附力，以对变刚度组件10施加压应力，以使设置有啮合部12的相邻两个基体11中，啮合部12从分离状态切换至啮合状态。

第一电磁体20a和第二电磁体20b通电状态下，第一电磁体20a和第二电磁体20b设置为极性相同，从而第一电磁体20a和第二电磁体20b产生排斥力，以对变刚度组件10施加拉应力，以使设置有啮合部12的相邻两个基体11中，啮合部12从啮合状态切换至分离状态。或者，第一电磁体20a和第二电磁体20b断电状态下，第一电极201和第二电极202吸附力为零，此时基体11和弹性件16中的至少一者可以释放自身的弹性回复力，以此驱动两个以上的基体11沿厚度方向X彼此远离，使啮合部12从啮合状态切换成分离状态。

在一些示例中，沿基体11的厚度方向X，第一电磁体20a和第二电磁体20b间隔设置，而变刚度组件10设置于第一电磁体20a和第二电磁体20b之间。变刚度组件10中，两个位于最外侧的基体11可以分别与第一电磁体20a和第二电磁体20b粘接。第一电磁体20a和第二电磁体20b为片状结构。在另一些示例中，变刚度组件10上两个位于最外侧的基体11中的一者内部设置第一电磁体20a，另一者内部设置第二电磁体20b。第一电磁体20a和第二电磁体20b为片状结构。

参见图32所示，本申请实施例还提供一种虚拟现实交互设备100。虚拟现实交互设备100包括上述实施例的柔性变刚度驱动器1。柔性变刚度驱动器1可以安装于需要提供不同刚度反馈的各个部位，例如人体的手部、手腕、胳膊、腰部或腿部，或者，机器人的手部、手腕、胳膊、腰部或腿部。以柔性变刚度驱动器1设置于人体的手部为例，虚拟现实交互设备100可以通过柔性变刚度驱动器1模拟在虚拟现实世界中手部抓取或握持物体时产生的作用力或者其软硬程度，从而获得与现实世界相同或相近的感受，有利于提高用户与虚拟现实世界交互过程的沉浸感和真实感。柔性变刚度驱动器1可以设置于手部的内侧。

在一些可实现的方式中，柔性变刚度驱动器1可以设置于用户的手指和手掌中的至少一者上。示例性地，柔性变刚度驱动器1可以粘接于皮肤上。或者，通过束带绑缚于手指和手掌中的至少一者上。

在一些可实现的方式中，柔性变刚度驱动器1中的变刚度组件10的整体可以呈矩形、椭圆形或圆形。本申请变刚度组件10的整体形状不限定于上述所示例的形状，其他可以实现相同功能的形状均在本申请的保护范围内。

在一些可实现的方式中，虚拟现实交互设备100还包括承载体101。柔性变刚度驱动 器1设置于承载体101。虚拟现实交互设备100的承载体101可以设置于用户的手指和手掌中的至少一者上。

在一些示例中，承载体101可以是手套。柔性变刚度驱动器1设置于承载体101上以形成力反馈手套。承载体101的手指区和手掌区中的至少一者上设置柔性变刚度驱动器1。在用户需要体验虚拟现实世界时，用户可以将承载体101佩戴于自身的手部。用户手部的手指与承载体101的手指区对应，而手掌与承载体101的手掌区相对应。

在一些示例中，柔性变刚度驱动器1可以粘接于承载体101。或者，柔性变刚度驱动器1可以缝制于承载体101。或者，承载体101上具有容纳部，而柔性变刚度驱动器1装入该容纳部内。

用户需要在虚拟现实世界中抓取或握持相应物体时，用户的手指和手掌中的至少一者需要发生弯曲，以控制虚拟现实世界中的手部执行相关动作。用户的手指和手掌中的至少一者发生弯曲时，会向承载体101以及对应设置的柔性变刚度驱动器1施加作用力，以使承载体101以及对应设置的柔性变刚度驱动器1发生弯曲。此时，可以通过控制柔性变刚度驱动器1中的变刚度组件10在第一刚度和第二刚度切换，从而使得变刚度组件10弯曲时所需要克服的阻力大小不同，进而用户的手指和手掌中的至少一者所感受到的力反馈大小不同，以此模拟出虚拟现实世界中抓取或握持的相应物体的作用力或者其软硬程度。

变刚度组件10具有第一刚度时，变刚度组件10易于弯曲，手指和手掌中的至少一者向变刚度组件10输出的作用力较小，从而可以模拟虚拟现实世界中抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较小或质地较软的场景。变刚度组件10具有第二刚度时，变刚度组件10相对难以弯曲，手指和手掌中的至少一者向变刚度组件10输出的作用力较大，从而可以模拟虚拟现实世界中抓取或握持的虚拟物体产生的作用力较大或质地较硬的场景。

承载体101和柔性变刚度驱动器1形成的力反馈手套整体不需要额外设置复杂、繁重的外部机械机构，从而力反馈手套整体质量较小，更加容易地贴近手部，适合用户日常与虚拟现实世界进行交互使用。承载体101可以使用织物或皮革等柔软质地的材料加工制造，从而可以使得承载体101自身柔软、轻巧，佩戴舒适。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本文中的术语“多个”是指两个或两个以上。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

可以理解的是，在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

Claims (24)

1. 一种柔性变刚度驱动器(1)，用于虚拟现实交互设备，其特征在于，所述柔性变刚度驱动器(1)至少包括：

   变刚度组件(10)，包括啮合部(12)以及可弯曲变形的基体(11)，两个以上的所述基体(11)层叠设置，至少部分数量的所述基体(11)中，相邻两个所述基体(11)中的一者面向另一者的表面上设置所述啮合部(12)；

   驱动组件(20)，用于驱动相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)，以使一者上的所述啮合部(12)与另一者上的所述啮合部(12)至少从分离状态切换为啮合状态；

   其中，所述啮合部(12)处于所述分离状态时，所述变刚度组件(10)整体具有第一刚度，所述啮合部(12)处于所述啮合状态时，所述变刚度组件(10)整体具有第二刚度，所述第二刚度大于所述第一刚度。
2. 根据权利要求1所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述啮合部(12)的硬度大于所述基体(11)的硬度。
3. 根据权利要求1或2所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)和所述啮合部(12)为一体成型结构。
4. 根据权利要求3所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)的材料和所述啮合部(12)的材料均选自树脂、橡胶或硅胶。
5. 根据权利要求1或2所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)和所述啮合部(12)为分体组装结构。
6. 根据权利要求5所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)的材料选自树脂、橡胶或硅胶，所述啮合部(12)的材料选自树脂、塑料、金刚石或刚玉。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述啮合部(12)的形状可以是球形、人字形或条形。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述变刚度组件(10)还包括凸起(14)，所述凸起(14)的尺寸小于所述啮合部(12)的尺寸，至少部分数量的所述啮合部(12)的侧壁设置多个所述凸起(14)。
9. 根据权利要求1至8任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述变刚度组件(10)还包括凸起(14)，设置所述啮合部(12)的所述基体(11)上，所述基体(11)具有位于相邻两个所述啮合部(12)之间的外露区域(11a)，至少部分数量的所述外露区域(11a)设置多个所述凸起(14)。
10. 根据权利要求8或9所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述凸起(14)的形状为球形或条形。
11. 根据权利要求1至8任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)中，一个所述基体(11)包括位于相邻两个所述啮合部(12)之间的外露区域(11a)，所述变刚度组件(10)还包括凹部(15)，所述凹部(15)与所述外露区域(11a)对应设置，相邻两个所述基体(11)上的所述啮合部(12)处于啮合状态时，另一个所述基体(11)上的所述啮合部(12)的至少部分插入所述凹部(15)。
12. 根据权利要求1至11任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)包括相连的两个以上的层结构(11b)，沿所述基体(11)的厚度方向(X)，两个以上的所述层结构(11b)层叠设置，相邻两个所述层结构(11b)的硬度不同。
13. 根据权利要求12所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，相邻两个所述层结构(11b)的材料不同。
14. 根据权利要求12或13所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，远离所述啮合部(12)的方向上，最外侧的所述层结构(11b)的硬度大于其余所述层结构(11b)的硬度。
15. 根据权利要求14所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，最外侧的所述层结构(11b)为可弯曲变形并且抗拉伸的结构件。
16. 根据权利要求1至11任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)包括相连的两个以上的块结构(11d)，沿与所述基体(11)的厚度方向(X)相垂直的方向，两个以上的所述块结构(11d)相继分布，相邻两个所述块结构(11d)的硬度不同。
17. 根据权利要求16所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，相邻两个所述块结构(11d)的材料不同。
18. 根据权利要求1至17任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)的厚度与所述啮合部(12)凸出所述基体(11)的高度不同。
19. 根据权利要求1至18任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述基体(11)为弹性结构，所述基体(11)被配置为释放自身的弹性回复力并带动所述啮合部(12)从所述啮合状态切换成所述分离状态。
20. 根据权利要求1至18任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于，所述变刚度组件(10)还包括弹性件(16)，相邻两个所述基体(11)上的所述啮合部(12)处于啮合状态时，所述啮合部(12)挤压所述弹性件(16)变形，所述啮合部(12)从啮合状态切换为分离状态时，所述弹性件(16)释放弹性回复力并向所述啮合部(12)施加压应力。
21. 根据权利要求20所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于：

    所述弹性件(16)为弹性片，相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)中，一者上的所述啮合部(12)与另一者上的所述啮合部(12)之间设置所述弹性件(16)；或者，

    相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)中，至少一个所述基体(11)上位于相邻两个所述啮合部(12)之间的外露区域(11a)设置所述弹性件(16)。
22. 根据权利要求1至21任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于：

    所述变刚度组件(10)包括三个以上的所述基体(11)，其中，一部分数量的所述基体(11)中，相邻两个所述基体(11)中的一者面向另一者的表面上设置所述啮合部(12)，一部分数量的所述基体(11)中，相邻两个所述基体(11)中的一者的表面与另一者的表面之间为面接触；或者，全部数量的所述基体(11)中，相邻两个所述基体(11)中的一者面向另一者的表面上设置所述啮合部(12)。
23. 根据权利要求1至22任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)，其特征在于：

    所述驱动组件(20)包括气囊(21)，所述变刚度组件(10)设置于所述气囊(21)内，位于最外侧的所述基体(11)与所述气囊(21)的内壁相连，所述气囊(21)用于驱动相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)；或者，

    所述驱动组件(20)包括第一电极(201)和第二电极(202)，所述第一电极(201)和所述第二电极(202)均与所述变刚度组件(10)相连，并且用于驱动相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)；或者，

    所述驱动组件(20)包括第一电磁体(20a)和第二电磁体(20b)，所述第一电磁体(20a)和所述第二电磁体(20b)均与所述变刚度组件(10)相连，并且用于驱动相邻两个设置有所述啮合部(12)的所述基体(11)。
24. 一种虚拟现实交互设备(100)，其特征在于，包括如权利要求1至23任一项所述的柔性变刚度驱动器(1)。

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