[發明專利]一種基于軟體驅動器的力反饋手套有效
| 申請號: | 201811237973.1 | 申請日: | 2018-10-23 |
| 公開(公告)號: | CN109460146B | 公開(公告)日: | 2021-04-16 |
| 發明(設計)人: | 王黨校;王子琦;張昱;張玉茹 | 申請(專利權)人: | 北京航空航天大學 |
| 主分類號: | G06F3/01 | 分類號: | G06F3/01 |
| 代理公司: | 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726 | 代理人: | 段志慧 |
| 地址: | 100191*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 軟體 驅動器 反饋 手套 | ||
1.一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:包括軟體驅動器和軟體驅動器的控制系統,所述軟體驅動器可彎曲并產生彈力;
所述軟體驅動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,從而實現力的傳遞;在自由空間狀態下,手指可抓握的范圍內,所述軟體驅動器彎曲產生的阻力不超過限定數值;在約束空間狀態時,所述軟體驅動器充氣彎曲,所述軟體驅動器產生的力通過所述剛性連桿傳遞到手指,從而產生反饋力;
剛性連桿的兩端分別與手指指尖和軟體驅動器的端部連接,當手指處于伸展狀態和抓握狀態時,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,此時軟體驅動器與剛性連桿連接點的位置分別為A(xA,yA)與A′(xA′,yA′),剛性連桿與手指指尖連接點的位置分別為B(xB,yB)與B′(xB′,yB′),同時兩個位置即為軟體驅動器彎曲量的限定范圍,自由狀態下,剛性連桿與軟體驅動器連接點的運動位置必須在A與A′之間,剛性連桿與手指尖連接點的運動位置必須在B(xB,yB)與B′(xB′,yB′)之間;
在自由空間下手指伸展狀態時:
在自由空間下手指抓握狀態時:
由此得到剛性連桿的直線長度范圍lA′B′≤L≤lAB;
在抓握狀態下L越小,軟體驅動器的變形越大,產生的力越大,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時的兩個端點,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點為圓心,半徑為lAB為半徑作圓,兩圓相交的交點即為A′的位置;剛性連桿最先和靠近手指端部的指尖關節發生干涉,將其定義為點C′(xC′,yC′),在臨界狀態即剛性連桿剛好與手指剛剛發生干涉時,C′點正好在連桿所在的圓弧上;確定圓弧上A′、B′、C′的三個點的坐標,將三個點坐標代入到圓弧所在方程中即可求出D、E、F三點的值,根據下方公式可得所在圓弧的半徑R;
2.根據權利要求1所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅動器包括變形層和非變形層,變形層的一側靠近手背側安裝,非變形層的一側遠離手背側安裝。
3.根據權利要求2所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅動器的變形層由硅膠和纖維絲制成。
4.根據權利要求2所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:所述軟體驅動器的非變形層由玻璃纖維網制成。
5.根據權利要求1所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,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:在自由空間狀態下,手指可抓握的范圍內,所述軟體驅動器彎曲產生的阻力不超過限定數值。
6.根據權利要求1所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:剛性連桿與手指指尖之間還設置有連接件。
7.根據權利要求6所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:所述連接件包括指尖套與指尖槽。
8.根據權利要求1所述的一種基于軟體驅動器的力反饋手套,其特征在于:所述控制系統包括電腦、控制器和氣動執行元件,控制器包括單片機,氣動執行元件包括:氣泵、氣缸、空氣過濾器、減壓閥和電磁閥。
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