[發明專利]一種基于線管鋼絲繩傳動的磁流變力反饋數據手套

有效

• 申請號: 201810033753.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108121450B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王道明;熊焰;訾斌;錢森;王正雨;龐佳偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種基于線管鋼絲繩傳動的磁流變力反饋數據手套，包括手套套體和五個指套，手套套體頂面設有線性位移傳感器支架、線管支架、磁流變阻尼器支架；線性位移傳感器支架安裝有五個線性位移傳感器，磁流變阻尼器支架中設有五組雙向磁流變阻尼器，雙向磁流變阻尼器中活塞桿與線性位移傳感器的活動端鉸接；指套上分別安裝有鋼絲繩支架；還包括五個線管，每個線管中分別有鋼絲繩，線管右端固定在線管支架左端，鋼絲繩右端與雙向磁流變阻尼器中活塞桿左端連接，線管的左端固定在鋼絲繩支架右端，鋼絲繩左端連接有指托，指托的內壁分別設有壓力傳感器。本發明可滿足虛擬現實系統中的操作控制以及更好的實現臨場感。

技術領域

本發明涉及數據手套領域，具體是一種基于線管鋼絲繩傳動的磁流變力反饋數據手套。

背景技術

虛擬現實技術，通常是指通過立體顯示儀器設備、數據手套、機械臂等人機交互設備與計算機連接而構造出一種與人體視覺、聽覺、觸/力覺等感官類似的虛擬環境，在其中用戶可以通過各種輸入設備向計算機輸入各種命令，從而計算機能向用戶反饋在視覺、聽覺以及觸/力絕等多種感官上的信息。力反饋數據手套是虛擬現實技術中一種重要的硬件設備，與其他感官比如視覺、聽覺、嗅覺的不同之處在于，其他感官信息只能單向傳遞，而力/觸覺的感官信息可以在人體和虛擬環境之間雙向傳遞，力反饋數據手套便起著這樣一種傳遞信息的作用。當前，力反饋數據手套在很多領域已得到了廣泛的應用，譬如航空航天、醫療、虛擬現實、娛樂、教學等領域。

傳統的數據手套一般能夠測量各個手指關節的彎曲角度和手指的空間位置，進而對虛擬從手進行精確的控制。然而，操作者無法通過數據手套來感知抓取物體的力度，缺少一種重要的臨場感，從而失去了虛擬操作的真實感，特別是對于虛擬環境中的一些精密和復雜的任務，無法順利完成。因此，開發出一種可以實現力/觸覺臨場感的虛擬操作設備，實現力反饋或虛擬力反饋，對于遙操作技術和虛擬現實技術的發展具有重大的應用價值。

公開號CN 100372503C的中國專利申請公開了一種基于氣動人工肌肉的力反饋數據手套。公開號CN 2772746的中國專利申請公開了一種基于磁流變阻尼器的內骨骼式力反饋數據手套，這些裝置能夠實現一定的臨場感，但仍存在一些問題；（1）前者是一種主動的力覺再現系統，但是容易出現故障，穩定性差；其次手部結構復雜，各個指節被束縛，手指關節承受額外力矩，臨場感不好；（2）后者采用了磁流變阻尼器，驅動器在手掌內部，限制的手指的自然運動，破壞了臨場感。因此，有必要發明一種力反饋數據手套，使手部操作靈活輕松，手指活動范圍廣，能夠穩定有效的實現虛擬環境中的力覺再現，構造更好的臨場感。

發明內容 本發明針對現有技術的缺陷和改進需求，提供了一種基于線管鋼絲繩傳動的磁流變力反饋手套，以滿足虛擬現實系統中的操作控制以及更好的實現臨場感。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于線管鋼絲繩傳動的磁流變力反饋數據手套，其特征在于：包括手套套體和連接在手套套體左端的五個指套，手套套體頂面右端設有線性位移傳感器支架，手套套體頂面左端設有五組與指套一一對應的線管支架，手套套體頂面中間設有磁流變阻尼器支架；

所述線性位移傳感器支架沿水平方向并列安裝有五個與指套一一對應的線性位移傳感器，每個線性位移傳感器的固定端分別連接在線性位移傳感器支架左側面，每個線性位移傳感器的活動端分別水平向左；

所述磁流變阻尼器支架中設有五組與指套一一對應的雙向磁流變阻尼器，每個雙向磁流變阻尼器中心軸分別沿左右水平方向，每個雙向磁流變阻尼器中活塞桿兩端分別從缸筒對應端穿出，每個雙向磁流變阻尼器的缸筒安裝在磁流變阻尼器支架中，五組雙向磁流變阻尼器各自活塞桿右端一一對應與五個線性位移傳感器的活動端鉸接；

五個手指中，對應于大拇指的指套的近指節位置安裝有鋼絲繩支架，其余四個指套的中指節位置亦分別安裝有鋼絲繩支架，每個鋼絲繩支架左端分別轉動安裝有滑輪；