[發明專利]一種動支點杠桿式變剛度機構和單指力反饋手套

有效

• 申請號: 201910400829.3
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110196637B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 王黨校;郭園;楊修平;王海同;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

1.一種單指力反饋手套，其特征在于：包括變剛度機構、自由/約束狀態切換機構、指尖連接機構，所述變剛度機構、自由/約束狀態切換機構、指尖連接機構依次轉動連接；

所述單指力反饋手套能在自由空間狀態和約束空間狀態切換；

在自由空間狀態下，所述變剛度機構的剛度為最大值，所述變剛度機構、自由/約束狀態切換機構、指尖連接機構三者自由轉動，此時單指力反饋手套不會阻礙人手的自然活動，實現的人手的靈活運動；

在約束空間狀態下，自由/約束狀態切換機構處于約束狀態形式，變剛度機構的剛度從最大值到最小值可連續變化，變剛度機構、自由/約束狀態切換機構、指尖連接機構三者限制轉動，單指力反饋手套反饋給人手一個被動反饋力，通過調整變剛度機構剛度的大小，從而調整被動反饋力的大小，人手受到的被動反饋力不同，則感受到的虛擬物體的剛度不同，即用戶感知具有不同剛度屬性的虛擬物體；

所述變剛度機構包括變剛度機構固定件、變剛度機構伺服電機、變剛度機構齒輪、變剛度機構齒條、杠桿、彈性件、轉動桿；

所述變剛度機構伺服電機與變剛度機構固定件固定連接；

所述變剛度機構伺服電機的輸出軸與變剛度機構齒輪固定連接；

所述變剛度機構齒輪與變剛度機構齒條嚙合；

所述變剛度機構齒條上還設置有支點，支點在杠桿的滑槽內滑動，杠桿繞支點轉動；

所述轉動桿與變剛度機構固定件轉動連接；

所述杠桿的一端與所述轉動桿轉動連接，所述杠桿的另一端上下兩側通過彈性件與所述轉動桿連接；

所述自由/約束狀態切換機構包括中間桿件、狀態切換伺服電機、狀態切換齒輪、狀態切換齒條a、狀態切換齒條b；所述狀態切換伺服電機與中間桿件固連；狀態切換伺服電機的輸出軸與狀態切換齒輪固連，所述狀態切換齒輪分別與狀態切換齒條a、狀態切換齒條b嚙合，所述狀態切換齒條a、狀態切換齒條b分別與中間桿件形成移動副。

2.根據權利要求1所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：所述變剛度機構伺服電機的輸出軸與變剛度機構固定件之間設置有變剛度機構軸承。

3.根據權利要求1所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：所述變剛度機構還包括鎖定齒輪a，所述轉動桿的一端與鎖定齒輪a固連，或者轉動桿與鎖定齒輪a為一體結構。

4.根據權利要求1所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：中間桿件的一端與變剛度機構的鎖定齒輪a轉動連接，另一端與指尖連接機構的鎖定齒輪b轉動連接。

5.根據權利要求1所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：狀態切換伺服電機的輸出軸與中間桿件之間設置有狀態切換軸承。

6.根據權利要求1所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：所述指尖連接機構包括鎖定齒輪b、前端連接桿、指帽；所述前端連接桿的一端與鎖定齒輪b固定連接，所述前端連接桿的另一端與指帽轉動連接。

7.根據權利要求1-6任一所述的一種單指力反饋手套，其特征在于：所述單指力反饋手套的整個機構采用樹脂材料通過3D打印制造而成。