[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

本發明涉及一種基于軟體驅動器的力反饋手套，包括軟體驅動器和軟體驅動器的控制系統，軟體驅動器可彎曲并產生彈力；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，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，軟體驅動器充氣彎曲，軟體驅動器產生的力通過剛性連桿傳遞到手指，從而產生反饋力，即同時滿足了力反饋手套在自由空間和約束空間的雙重要求。該力反饋手套可以增加用戶與虛擬現實交互的沉浸感，允許用戶以直觀和直接的方式觸摸和操作虛擬物體，其重量輕、成本低，同時仍然能提供逼真的觸覺反饋。

技術領域

本發明涉及一種力反饋手套，特別涉及一種基于軟體驅動器的力反饋手套。

背景技術

為了增強與虛擬世界交互的沉浸感，已經開發出類似手套的觸覺設備。用戶可以通過使用靈巧的操作和人手靈敏的感知能力，以直觀和直接的方式觸摸和操縱虛擬物體?，F有的力反饋手套通常由剛性連接和結構組成，十分笨重，長時間佩戴會造成疲勞，并且價格昂貴，而且其原理單純的限制手指的運動以此來實現力反饋，無法提供連續的反饋力的變化。其重量以及昂貴的價格對消費者以及開發者極不友好，用戶無法得到好的體驗，也負擔不起這么昂貴的價格。所以消費者以及開發者迫切需求一款重量輕，價格低廉的力反饋手套，并且可以給用戶提供可連續變化的反饋力，通過結合VR頭盔讓人們可以在虛擬世界中感覺到良好的觸覺反饋，使用戶與虛擬環境的交互更加流暢、真實。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種基于軟體驅動器的力反饋手套，可以增加用戶與虛擬現實交互的沉浸感，允許用戶以直觀和直接的方式觸摸和操作虛擬物體，其重量輕、成本低，同時仍然能提供逼真的觸覺反饋。

本發明的技術方案是：一種基于軟體驅動器的力反饋手套，包括軟體驅動器和軟體驅動器的控制系統，軟體驅動器可彎曲并產生彈力；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，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，軟體驅動器充氣彎曲，軟體驅動器產生的力通過剛性連桿傳遞到手指，從而產生反饋力。

進一步地，剛性連桿的形狀為折線或光滑曲線，用于避免手指與剛性連桿發生干涉。

進一步地，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，軟體驅動器彎曲產生的阻力不超過限定數值。

進一步地，剛性連桿的形狀為圓弧形。

進一步地，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

進一步地，軟體驅動器的變形層由硅膠和纖維絲制成。

進一步地，軟體驅動器的非變形層由玻璃纖維網制成。

進一步地，剛性連桿與手指指尖之間還設置有連接件。

進一步地，連接件包括指尖套與指尖槽。

進一步地，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。

本發明具有以下有益效果：采用軟體驅動器，可以較好地滿足力反饋手套在自由空間和約束空間的雙重要求；剛性結構件均采用樹脂材料3D打印制成，在保證足夠的剛度下，保證結構輕量美觀，大大減少了手套的整體質量，手套的整體部分采用魔術貼縫制，保證了手套整體的輕便，并且可以調節大小以適應不同人手的大小，同時又可以直接裝在現有的其他數據手套上，以實現功能的聯動；該力反饋手套增加了用戶與虛擬現實交互的沉浸感，允許用戶以直觀和直接的方式觸摸和操作虛擬物體，其重量輕、成本低，同時仍然能提供逼真的觸覺反饋。

附圖說明

圖1是反饋手套整體結構示意圖。