[發(fā)明專利]一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811237973.1 | 申請日: | 2018-10-23 |
| 公開(公告)號(hào): | CN109460146B | 公開(公告)日: | 2021-04-16 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王黨校;王子琦;張昱;張玉茹 | 申請(專利權(quán))人: | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G06F3/01 | 分類號(hào): | G06F3/01 |
| 代理公司: | 北京薈英捷創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11726 | 代理人: | 段志慧 |
| 地址: | 100191*** | 國省代碼: | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基于 軟體 驅(qū)動(dòng)器 反饋 手套 | ||
1.一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:包括軟體驅(qū)動(dòng)器和軟體驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng),所述軟體驅(qū)動(dòng)器可彎曲并產(chǎn)生彈力;
所述軟體驅(qū)動(dòng)器的一端與手背連接,另一端通過剛性連桿與手指指尖連接,從而實(shí)現(xiàn)力的傳遞;在自由空間狀態(tài)下,手指可抓握的范圍內(nèi),所述軟體驅(qū)動(dòng)器彎曲產(chǎn)生的阻力不超過限定數(shù)值;在約束空間狀態(tài)時(shí),所述軟體驅(qū)動(dòng)器充氣彎曲,所述軟體驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的力通過所述剛性連桿傳遞到手指,從而產(chǎn)生反饋力;
剛性連桿的兩端分別與手指指尖和軟體驅(qū)動(dòng)器的端部連接,當(dāng)手指處于伸展?fàn)顟B(tài)和抓握狀態(tài)時(shí),剛性連桿的長度即為剛性連桿允許的最大長度和最小長度,此時(shí)軟體驅(qū)動(dòng)器與剛性連桿連接點(diǎn)的位置分別為A(xA,yA)與A′(xA′,yA′),剛性連桿與手指指尖連接點(diǎn)的位置分別為B(xB,yB)與B′(xB′,yB′),同時(shí)兩個(gè)位置即為軟體驅(qū)動(dòng)器彎曲量的限定范圍,自由狀態(tài)下,剛性連桿與軟體驅(qū)動(dòng)器連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置必須在A與A′之間,剛性連桿與手指尖連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置必須在B(xB,yB)與B′(xB′,yB′)之間;
在自由空間下手指伸展?fàn)顟B(tài)時(shí):
在自由空間下手指抓握狀態(tài)時(shí):
由此得到剛性連桿的直線長度范圍lA′B′≤L≤lAB;
在抓握狀態(tài)下L越小,軟體驅(qū)動(dòng)器的變形越大,產(chǎn)生的力越大,手掌的抓握阻力越大,充氣之后,阻力增大的更加明顯,不利于約束空間性能的優(yōu)化,因此L=lAB;
所述剛性連桿為圓弧形狀,剛性連桿所在圓弧的方程為:
x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0):
其中A′(xA′,yA′)、B′(xB′,yB′)為剛性連桿在自由空間下抓握狀態(tài)時(shí)的兩個(gè)端點(diǎn),剛性連桿的長度為L=lAB,為了確定A′的具體位置,可以通過作圖法確定,以B′為圓心,半徑為lAB、0點(diǎn)為圓心,半徑為lAB為半徑作圓,兩圓相交的交點(diǎn)即為A′的位置;剛性連桿最先和靠近手指端部的指尖關(guān)節(jié)發(fā)生干涉,將其定義為點(diǎn)C′(xC′,yC′),在臨界狀態(tài)即剛性連桿剛好與手指剛剛發(fā)生干涉時(shí),C′點(diǎn)正好在連桿所在的圓弧上;確定圓弧上A′、B′、C′的三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),將三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)代入到圓弧所在方程中即可求出D、E、F三點(diǎn)的值,根據(jù)下方公式可得所在圓弧的半徑R;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅(qū)動(dòng)器包括變形層和非變形層,變形層的一側(cè)靠近手背側(cè)安裝,非變形層的一側(cè)遠(yuǎn)離手背側(cè)安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅(qū)動(dòng)器的變形層由硅膠和纖維絲制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅(qū)動(dòng)器的非變形層由玻璃纖維網(wǎng)制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述剛性連桿兩端的直線長度需要滿足下列條件:在自由空間狀態(tài)下,手指可抓握的范圍內(nèi),所述軟體驅(qū)動(dòng)器彎曲產(chǎn)生的阻力不超過限定數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:剛性連桿與手指指尖之間還設(shè)置有連接件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述連接件包括指尖套與指尖槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟體驅(qū)動(dòng)器的力反饋手套,其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括電腦、控制器和氣動(dòng)執(zhí)行元件,控制器包括單片機(jī),氣動(dòng)執(zhí)行元件包括:氣泵、氣缸、空氣過濾器、減壓閥和電磁閥。
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G06F 電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理
G06F3-00 用于將所要處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為計(jì)算機(jī)能夠處理的形式的輸入裝置;用于將數(shù)據(jù)從處理機(jī)傳送到輸出設(shè)備的輸出裝置,例如,接口裝置
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G06F3-05 .在規(guī)定的時(shí)間間隔上,利用模擬量取樣的數(shù)字輸入
G06F3-06 .來自記錄載體的數(shù)字輸入,或者到記錄載體上去的數(shù)字輸出
G06F3-09 .到打字機(jī)上去的數(shù)字輸出
G06F3-12 .到打印裝置上去的數(shù)字輸出
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