[發明專利]拇指掌指節力反饋檢測驅動裝置

無效

• 申請號: 201310491816.4
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN104552337A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 蘇茂
• 申請（專利權）人: 蘇茂
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種檢測人手手指運動狀態，并具有雙向反饋力的作用的數據手套。

背景技術

由于科學技術的發展，機器人逐漸在越來越大的范圍內被使用，遙操作機器人作為一種性能可靠、技術成熟的機器人被廣泛用于各種危險的、情況復雜的、人類無法到達的環境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者發出指令來控制。隨著遙操作機器人執行的任務越來越復雜，使得人們在追求可靠性的同時，還對其靈活性提出了更高的要求，而要對復雜的機械手實施遙操作，控制機械手多個手指的多個關節一起協調運動，以實現特定功能，這就需用到數據手套，而具有力反饋功能的數據手套是對機器人的機械手實施遙操作的最有效裝置，它通過測量操作者手指各個指節的位置信息作為控制指令控制機械手的手指跟蹤人手手指運動，并能將機械手各個關節在運動過程中的受力情況在數據手套上模擬出來，作用在操作者的手上，使操作者產生很強的臨場感。此外，近年來虛擬仿真技術不斷發展，其主要的交互設備就是力反饋數據手套，例如在一個由計算機虛擬的場景里，控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機器等，還有游戲、3D動畫制作等都需要用到力反饋數據手套，但目前市場上的力反饋數據手套系統復雜，價格極為昂貴，使其無法大量普及、推廣和使用。

發明內容

本發明的目的是針對現有的力反饋數據手套價格昂貴、系統復雜、維護困難等缺點，提出了一種將外置角度傳感器和關節雙向主動驅動裝置結合為一體，在檢測人手關節運動信息的同時也將反饋回來的力覺信息轉化成力或力矩直接作用于人手的方法，極大簡化了復雜的力反饋數據手套系統。本發明是用于與計算機、機械手交互作用的裝置，由手掌基座、拇指掌指節基座、驅動部件組成；該裝置通過穿戴的方式固定在操作者手上；手掌基座固定在操作者手掌位置，具有驅動裝置的一面對應操作者手掌的背面，拇指掌指節基座固定在操作者拇指的掌指節位置，手掌基座與拇指掌指節基座通過連桿鉸接，鉸接處安裝有驅動部件；拇指掌指節力反饋檢測驅動裝置在檢測手指關節運動的角度和狀態的同時可根據需要對其施加力的作用實現力反饋控制。本發明在關節的驅動部件里加入了離合器，當系統有力反饋信號時，驅動電機連接被驅動的關節，并對關節施加力的作用，當系統沒有力反饋信號時，驅動電機斷開被驅動關節的連接，減少和降低了關節運動的阻力，使關節的運動更加順暢。本發明檢測關節運動的角度由設置在裝置上相應的角度傳感器通過相應的數學算法測量，被檢測的關節在其運動方向或復雜運動的分解方向上都設置有獨立的驅動部件，每一個驅動部件又與被檢測的關節上相應的角度傳感器配合工作形成閉環控制，以實現力反饋控制并提高其精確性。本發明可以精確、靈敏地檢測出相應的手指關節運動的角度和狀態，并對被檢測的關節具有雙向力反饋功能，使用簡單，穿戴方便，容易維護，并可極大降低力反饋數據手套的成本。

附圖說明

圖1是本發明整體結構的軸側圖。

圖2是本發明的結構示意圖。

圖3是驅動部件111的軸測圖及結構示意圖。

具體實施方式

本發明主要零部件：

102.手掌基座?????103.拇指掌指節基座???111.驅動部件

18.角度傳感器????20.球頭??????????????21.球頭扣連桿

40.微型電機??????41.離合器摩擦片??????42.摩擦片滑桿

43.回位拉簧??????44.離合器蓋??????????60.減速齒輪組

具體實施方式一：圖3所示，所述拇指掌指節力反饋檢測驅動裝置，包括驅動部件111，所述驅動部件111包括微型電機40和離合器，所述離合器由離合器摩擦片41、摩擦片滑桿42、回位拉簧43、離合器蓋44組成，摩擦片滑桿42與微型電機40的軸固接，兩片離合器摩擦片41分別套入摩擦片滑桿42兩端，兩片離合器摩擦片41之間連接有回位拉簧43，離合器蓋44套入微型電機40的軸，離合器蓋44與微型電機40的軸之間為滑動接觸，離合器蓋44上設有傳動齒輪。動作實施過程：當微型電機40轉速高于一定值時，兩片離合器摩擦片41克服回位拉簧43的拉力分別向摩擦片滑桿42的兩末端滑動并與離合器蓋44的內壁接觸，對離合器蓋44產生摩擦力，帶動離合器蓋44轉動；當微型電機40轉速低于一定值時，兩片離合器摩擦片41在回位拉簧43的作用下向軸心方向滑動，與離合器蓋44的內壁分離，切斷離合器蓋44與微型電機40的連接。