一种交互式柔性手套系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交互式柔性手套系统,包括:手套本体,可穿戴于人手上；触觉反馈装置,设置于所述手套本体上；所述触觉反馈装置包括输出端、导管及驱动端，所述输出端通过导管与所述驱动端相连接，所述输出端设置于所述手套本体上的手指位置，所述驱动端设有一个可压缩的容纳腔,所述容纳腔中装有流体，并且所述容纳腔通过所述导管与所述输出端相连通，当所述容纳腔被压缩时可将内部的流体压迫至所述输出端进而输出压迫力到人手上。该系统结构简单、体积小、易于加工制造。

An Interactive Flexible Glove System

The invention discloses an interactive flexible glove system, which comprises a glove body, which can be worn on the hand; a tactile feedback device, which is arranged on the glove body; the tactile feedback device comprises an output terminal, a catheter and a driving terminal, which is connected with the driving terminal through a catheter, and the output terminal is arranged on the finger position of the glove body, and the driving terminal is arranged on the glove body. A compressible accommodation chamber is provided with a fluid, and the accommodation chamber is connected with the output terminal through the conduit. When the accommodation chamber is compressed, the internal fluid can be compressed to the output terminal and then the pressure can be output to the hand. The system is simple in structure, small in volume and easy to manufacture.

【技术实现步骤摘要】
一种交互式柔性手套系统
本专利技术涉及触觉反馈
，尤其涉及一种交互式柔性手套系统。
技术介绍
自20世纪50年代以来，起源于希腊语的“触觉”一词已被用于心理学。像拥抱这样的接触动作被认为是人类情感的一种相互交流。这可以是继听觉和视觉之后一种重要的通讯媒介。为了成功地操纵远程环境或虚拟/增强现实中的对象以及在远程医疗中判断病人肿瘤分布情况等(远程操作/遥操作、虚拟现实/增强现实、康复医疗、远程手术等)，要求用户能够沉浸在被操作对象的环境中。出于这个原因，在过去的二十年中，通过触觉感觉使用户能够通过物理交互来感受物体的触觉设备已经得到不断发展，即让用户通过感知触觉反馈装置所产生的反馈力来得到被感知物体的触觉信息。现有触觉反馈装置一般通过电机、电磁铁、液压机构等机械装置，存在结构复杂、体积大等问题；也有使用压电陶瓷等智能材料来实现的，但是压电陶瓷所产生的位移较小。
技术实现思路
为解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种交互式柔性手套系统,包括:手套本体,可穿戴于人手上；触觉反馈装置,设置于所述手套本体上；所述触觉反馈装置包括输出端、导管及驱动端，所述输出端通过导管与所述驱动端相连接，所述输出端设置于所述手套本体上的手指位置，所述驱动端设有一个可压缩的容纳腔,所述容纳腔中装有流体，并且所述容纳腔通过所述导管与所述输出端相连通，当所述容纳腔被压缩时可将内部的流体压迫至所述输出端进而输出压迫力到人手上。在上述技术方案的基础上,本专利技术还可以做如下进一步改进。进一步，所述手套本体和/或所述触觉反馈装置为硅胶或塑料材质制成。进一步，所述容纳腔相对的两侧分别设有柔性电极，两个所述柔性电极可分别接入电源的正负极。进一步，所述输出端置于所述手套本体的手指肚位置，所述驱动端位于所述手套本体的手背或者手腕或者手臂位置。进一步，每一个所述输出端和一个所述驱动端通过一根导管连接形成一个反馈单元，所述触觉反馈装置包括多个所述反馈单元，多个所述反馈单元中的多个所述输出端按预设阵列方式排列。进一步，所述手套本体的每一个手指的指肚位置上均设有多个所述反馈单元，并且在每平方厘米面积内至少连接四个所述反馈单元。进一步，所述输出端与所述导管为一体结构，并且所述输出端部分的截面形状为圆形或椭圆形或多边形结构。进一步，所述输出端的端部用弹性薄膜进行封堵或者用活塞块进行封堵。进一步，所述输出端处的导管结构为波纹管结构。进一步，该手套系统还包括：第一控制模块，用于控制所述触觉反馈装置的动作；第一通讯模块，与所述第一控制模块连接，用于接收或发送信号指令；第一供电模块，用于为所述交互式柔性手套系统提供电能。进一步，所述第一控制模块、所述第一通讯模块及所述第一供电模块均设置于所述手套本体上或者设于所述手套本体的夹层中。进一步，该手套系统还包括机械手装置，所述机械手装置包括与所述手套本体上手指相对应的机械手指，所述机械手指上设有触觉传感器，所述触觉传感器在所述机械手指上的安装位置与所述触觉反馈装置在所述手套本体上相对于手指的安装位置相对应，所述触觉传感器可将接收到的压力信号传输给所述第一通讯模块，并通过所述第一控制模块控制所述触觉反馈装置做出反馈动作。进一步，该手套系统还包括柔性传感器，所述柔性传感器设置于所述手套本体的手指上，用于检测人手的动作；所述机械手装置还包括：多个手骨；多个关节驱动器，设于多个所述手骨的关节处，用于驱动各手骨的动作；第二控制模块，用于控制所述关节驱动器的工作；第二通讯模块，与所述第二控制模块连接，用于接收或发送信号指令；第二供电模块，用于给机械手装置提供电源。进一步，所述第一通讯模块与所述第二通讯模块在工作的过程中通过无线的方式实时通讯连接。与现有技术相比，本专利技术所提供的交互式柔性手套系统的有益技术效果是：针对现有触觉反馈装置的不足，构建了一种触觉反馈装置，该装置能够实现被感知物体力反馈以及形状轮廓的体现，具备结构简单、易于制造、变形精度高、体积小和分辨率高等优点。本专利技术的技术方案是采用一种基于Maxwell力牵引流体介质的方法实现等效体积转移，由电场控制位移变化，从点驱动阵列到面驱动，进而达到触觉反馈的目的。另外，本专利技术所提供的交互式柔性手套系统，结构比较简单，容易布置，也不要复杂的电磁铁、气泵等驱动源。在一定的指纹面积下，可以自由设定输出端的数量，输出端数量越多，分辨率就越大，越能够实现复杂的触/力觉信息。附图说明图1为本专利技术所提供的一种交互式柔性手套系统的具体实施例的结构示意图；图2为图1所示的具体实施例的局部剖面结构示意图；图3为所述反馈单元的第一种具体实施例的结构示意图；图4为所述反馈单元的第二种具体实施例的结构示意图；图5为所述反馈单元的第三种具体实施例的结构示意图；图6为所述反馈单元的第四种具体实施例的结构示意图；图7为所述反馈单元的第五种具体实施例的结构示意图；图8为所述反馈装置的一种具体实施例的结构示意图；图9为所述反馈装置中的输出端的三种具体阵列方式示意图。其中，图中的件号表示为：1、手套本体，2、触觉反馈装置，3、反馈单元，31、输出端，32、导管，33、驱动端，331、容纳腔，332、柔性电极，311、弹性薄膜，312、活塞块，4、第一控制模块，5、第一通讯模块，6、第一供电模块，7、机械手装置，71、机械手指，711、触觉传感器，72、手骨，73、关节驱动器，74、第二控制模块，75、第二通讯模块，76、第二供电模块，8、柔性传感器。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。相关术语解释：触觉：皮肤触觉感受器接触机械刺激产生的感觉。皮肤表面散布着触点，触点的大小不尽相同，分布不规则，一般情况下指腹最多，其次是头部，背部和小腿最少，所以指腹的触觉最灵敏，而小腿和背部的触觉则比较迟钝。若用纤细的毛轻触皮肤表面时，只有当某些特殊的点被触及时，才能引起触觉。触觉反馈：能通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感，这一力学刺激可被应用于计算机模拟中的虚拟场景或者虚拟对象的辅助创建和控制，以及加强对于机械和设备的远程操控。柔性传感器：是一种用于将手指关节弯曲角度转换成相应电信号的传感器，其检测原理可以是应变片等电阻器件弯曲时电阻发生变化，一定弯曲角度对应一定电阻。触觉传感器：是一种分布式传感器，集中在某个区域的形状或曲率变化，对应相应的电阻等电信号变化。如图1至图9所示，图1为本专利技术所提供的一种交互式柔性手套系统的具体实施例的结构示意图；图2为图1所示的具体实施例的局部剖面结构示意图；图3为所述反馈单元的第一种具体实施例的结构示意图；图4为所述反馈单元的第二种具体实施例的结构示意图；图5为所述反馈单元的第三种具体实施例的结构示意图；图6为所述反馈单元的第四种具体实施例的结构示意图；图7为所述反馈单元的第五种具体实施例的结构示意图；图8为所述反馈装置的一种具体实施例的结构示意图；图9为所述反馈装置中的输出端的三种具体阵列方式示意图。本专利技术提供了一种交互式柔性手套系统，在该系统的一种具体实施例中，首先包括一个可以穿戴于人手上的手套本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交互式柔性手套系统，其特征在于，包括:手套本体,可穿戴于人手上；触觉反馈装置,设置于所述手套本体上；所述触觉反馈装置包括输出端、导管及驱动端，所述输出端通过导管与所述驱动端相连接，所述输出端设置于所述手套本体上的手指位置，所述驱动端设有一个可压缩的容纳腔,所述容纳腔中装有流体，并且所述容纳腔通过所述导管与所述输出端相连通，当所述容纳腔被压缩时可将内部的流体压迫至所述输出端进而输出压迫力到人手上。

【技术特征摘要】
1.一种交互式柔性手套系统，其特征在于，包括:手套本体,可穿戴于人手上；触觉反馈装置,设置于所述手套本体上；所述触觉反馈装置包括输出端、导管及驱动端，所述输出端通过导管与所述驱动端相连接，所述输出端设置于所述手套本体上的手指位置，所述驱动端设有一个可压缩的容纳腔,所述容纳腔中装有流体，并且所述容纳腔通过所述导管与所述输出端相连通，当所述容纳腔被压缩时可将内部的流体压迫至所述输出端进而输出压迫力到人手上。2.根据权利要求1所述的一种交互式柔性手套系统，其特征在于，所述容纳腔相对的两侧分别设有柔性电极，两个所述柔性电极可分别接入电源的正负极。3.根据权利要求1所述的一种交互式柔性手套系统，其特征在于，所述输出端置于所述手套本体的手指肚位置，所述驱动端位于所述手套本体的手背或者手腕或者手臂位置，所述手套本体和/或所述触觉反馈装置为硅胶或塑料材质制成。4.根据权利要求1所述的一种交互式柔性手套系统，其特征在于，每一个所述输出端和一个所述驱动端通过一根导管连接形成一个反馈单元，所述触觉反馈装置包括多个所述反馈单元，多个所述反馈单元中的多个所述输出端按预设阵列方式排列。5.根据权利要求4所述的一种交互式柔性手套系统，其特征在于，所述手套本体的每一个手指的指肚位置上均设有多个所述反馈单元，并且在每平方厘米面积内至少连接四个所述反馈单元。6.根据权利要求4所述的一种交互式柔性手套系统，其特征在于，所述输出端与所述导管为一体结构，并且所述输出端部分的截面形状为圆形或椭圆形或多边形结构。7.根据权利要求6所述的一种交互式柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，程祥，张雁，李秉洋，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11