一种流体压力式力反馈模块制造技术

本实用新型专利技术公开一种流体压力式力反馈模块，包括可通过非弹性形变改变体积的第一腔室、与所述第一腔室相连通的第二腔室以及设置于第一腔室与第二腔室之间的至少一个可通过程序控制的阀门和第一活塞，其中，所述第一腔室内填充有第一流体，所述第一流体与第一腔室共同作用以实现与人体的双向力反馈；所述第二腔室用于实现对第一腔室的缓冲及制动。本实用新型专利技术的流体压力式力反馈模块由于采用了流体压力原理，摆脱了外骨架式连杆，尺寸得以小型化，重量及成本大幅降低，其实用性、安全性和有效性显著提升。

A pressure feedback module for fluid pressure

The utility model discloses a fluid pressure type force feedback module comprises a first chamber, through inelastic deformation and changing the volume of the first chamber is communicated with the second chamber and is arranged between the first chamber and the second chamber and at least one through the program control valve and the first piston, wherein, the first the chamber filled with a first fluid interaction between the first fluid and the first chamber to realize bidirectional force feedback and the human body; the second chambers for the realization of buffer and brake on the first chamber. The fluid pressure type force feedback module of the utility model adopts the principle of fluid pressure to get rid of the outer skeleton connecting rod, and the size is miniaturized, and the weight and cost are greatly reduced. The practicability, safety and effectiveness of the force feedback module are significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种流体压力式力反馈模块
本技术涉及力反馈
，具体涉及一种流体压力式力反馈模块。
技术介绍
VR(VirtualReality，虚拟现实)和AR(AugmentedReality，增强现实)技术自2015年起成为业内新宠，国内外各大商业公司纷纷开始组织研发和营销活动。在整套设备中，头盔或者眼镜是提供虚拟现实环境视觉的设备，而力反馈手套是进行人机交互的关键外设。当前国内外为手部外设提供力反馈的方案有很多，绝大部分都是手心或手背上的外骨架式或者液压杆式，俐如：1996年美国罗格斯(Rutgers)大学设计的一种基于力矩电机驱动的LRP外骨架式力反馈数据手套、2008年哈尔滨工业大学设计的基于气动人工肌肉的外骨架式力反馈数据手套、在手心设置气压或液压式伸缩反馈杆的力反馈手套等。这些设备虽然能实现力反馈，但是存在以下缺点：1.功能机械结构复杂，零件较多。2.重量较大。如长时间使用重量较大的设备，对手臂肌肉有较大损伤。3.体积庞大，使用不便。外骨架大大超出手指尺寸。手心连杆式更是在使用时无法方便地在手中握持其他物品，降低了人机交互的多样性和实际体验。4.部分精密或者脆弱部件暴露在掌心之中，对外力冲击的抗性较弱，容易损坏。因此，现有技术亟需发展。
技术实现思路
本技术为了克服现有技术的不足，提出一种流体压力式力反馈模块，旨在有效降低人机交互力反馈设备的成本、降低设备重量、将力反馈交互设备小型化并提高其实用性、安全性和有效性。为了解决上述的技术问题，本技术提出的基本技术方案为：一种流体压力式力反馈模块，其包括：可通过非弹性形变改变体积的第一腔室、与所述第一腔室相连通的第二腔室以及设置于第一腔室与第二腔室之间的至少一个阀门和第一活塞，其中，所述第一腔室内填充有第一流体，所述第一流体与第一腔室共同作用以实现与人体的双向力反馈；所述第二腔室用于实现对第一腔室的缓冲及制动。进一步，所述第一流体为液体。进一步，所述第二腔室内填充有气体，且所述第二腔室具有刚性外壁。进一步，所述第二腔室内填充有液体，且所述第二腔室具有弹性外壁。进一步，所述第二腔室内设有弹性部件，所述弹性部件的弹性形变方向与活塞运动方向在同一直线上或平行。进一步，所述阀门为一个双向节流阀，其设置于靠近第一腔室的一侧，所述活塞设置于靠近第二腔室的一侧。进一步，所述流体压力式力反馈模块还包括用于改变第一腔室内部压力的效果增强组件。进一步，所述增强组件包括设置在所述活塞上的带有齿牙的连杆、齿轮(组)和电机，所述电机带动齿轮转动，齿轮与连杆啮合带动连杆运动从而改变活塞运动方向和距离。进一步，所述增强组件包括设于所述第二腔室外部的第三腔室、与所述第三腔室相连接的带齿牙的连杆、与所述连杆相连接的齿轮(组)以及用于驱动所述齿轮传动的电机，其中，所述第三腔室设有第二活塞并填充有第二流体，所述第二活塞与第一活塞刚性连接。本技术的有益效果是：本技术的流体压力式力反馈模块由于采用了流体压力原理，摆脱了外骨架式连杆，尺寸得以小型化，重量及成本大幅降低，其实用性、安全性和有效性显著提升。附图说明图1为本技术实施例1提供的流体压力式力反馈模块结构图。图2为本技术实施例4提供的流体压力式力反馈模块结构图。图3为本技术实施例5提供的流体压力式力反馈模块结构图。图4为本技术实施例1提供弹性反馈时的状态图。图5为本技术实施例1提供膨胀感反馈时的状态图。图6为本技术实施例1提供限制肢体位置以模拟握持感时的状态图。具体实施方式以下将结合附图1至6和实施例对本技术做进一步的说明，但不应以此来限制本技术的保护范围。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。还需要说明的是，本技术实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。实施例1如图1所示，为本技术实施例1提供的结构图，其包括：第一腔室1、第二腔室3、阀门2以及第一活塞4，其中，所述第一腔室1与第二腔室3通过管件相连通，所述阀门2与第一活塞4设置于第一腔室1与第二腔室4之间。具体的，在本实施例中，所述第一腔室1为可通过非弹性形变改变体积的空腔，其内填充有第一流体，所述第一流体为可压缩性较低的流体，包括但不限于各种液体及液体混合物，如：液压油等；所述第一腔室1与第一流体共同作用以实现与人体的双向力反馈：既人体可将力反馈至至第一腔室，第一腔室也可以将所述力反馈模块模拟的力反馈至人体。值得说明的是，所述第一腔室的外壁材料包括但不限于橡胶/聚乙烯类等材料制成的软囊、气/液压设备容器壁、气/液动力肌肉等。具体的，在本实施例中，所述第二腔室3为具有刚性外壁的空腔，其内填充有可压缩性较高的第三流体，所述第三流体包括但不限于各种气体或气体混合物，如：氮气；所述第二腔室3与第三流体共同作用以实现对第一腔室1的缓冲及制动。值得说明的是，所述第二腔室3的外壁材料包括但不限于金属、工程塑料等材料。具体的，在本实施例中，所述阀门2为可通过程序控制的双向节流阀，其包含多种孔径的管路，可以控制反馈流体单向或双向流动并通过控制管路孔径的大小来控制流量大小。具体的，在本实施例中，所述第一活塞4直接浮置于连接第一腔室1与第二腔室4的管件处，所述第一活塞4可根据实际需要调整厚度和长度，必要时可在摩擦表面敷设低摩擦材料或耐磨材料。实施例2在本实施例中，所述第二腔室3内也填充可压缩性较低的流体，包括但不限于液体以及各种液体的混合物，所述第二腔室3的外壁为弹性材料制成。本实施例中的其它结构与实施例1相同，在此不再赘述。实施例3在本实施例中，所述第二腔室3内设有弹性部件，包括但不限于弹簧、簧片等，所述第二腔室3的外壁与弹性部件的连接处为刚性，以保证所述弹性部件的弹性形变方向与活塞运动方向平行或在同一直线上。本实施例中的其它结构与实施例1相同，在此不再赘述。实施例4如图2所示，为本实施例中流体压力式力反馈模块的结构图。在本实施例中，所述流体压力式力反馈模块还包括效果增强组件，所述效果增强组件可以改变第一腔室的内部压力，从而提供更多的反馈种类，如：无反弹的挤压感(如挤牙膏)，膨胀感(越吹越大的气球)等。具体的，在本实施例中，所述增强组件包括设置在所述第一活塞4上的带有齿牙的连杆6、齿轮(组)7和电机8，所述电机8带动齿轮7转动，齿轮7与连杆6啮合带动连杆6运动从而改变第一活塞4的运动方向和距离。本实施例的其它结构与实施例3相同，故不再赘述。实施例5如图3所示，为本实施例提供的流体压力式力反馈模块结构图。在本实施例中，同样包括效果增强组件，具体的，所述增强组件包括设于所述第二腔室3外部的第三腔室9、与所述第三腔室9相连接的带齿牙的连杆6、与所述6连杆相连接的齿轮(组)7以及用于驱动所述齿轮(组)7传动的电机8，其中，所述第三腔室9设有第二活塞10并填充有第二流体，所述第二活塞10与第一活塞4刚性连接。本实施例中的其它结构与实施例1基本相同，在此不再赘述。除上述实施例中所述的机构外，本技术的效果增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体压力式力反馈模块，其特征在于，包括：可通过非弹性形变改变体积的第一腔室、与所述第一腔室相连通的第二腔室以及设置于第一腔室与第二腔室之间的至少一个阀门和第一活塞，其中，所述第一腔室内填充有第一流体，所述第一流体与第一腔室共同作用以实现与人体的双向力反馈；所述第二腔室用于实现对第一腔室的缓冲及制动。

【技术特征摘要】
1.一种流体压力式力反馈模块，其特征在于，包括：可通过非弹性形变改变体积的第一腔室、与所述第一腔室相连通的第二腔室以及设置于第一腔室与第二腔室之间的至少一个阀门和第一活塞，其中，所述第一腔室内填充有第一流体，所述第一流体与第一腔室共同作用以实现与人体的双向力反馈；所述第二腔室用于实现对第一腔室的缓冲及制动。2.根据权利要求1所述的流体压力式力反馈模块，其特征在于：所述第一流体为液体。3.根据权利要求2所述的流体压力式力反馈模块，其特征在于：所述第二腔室内填充有气体，且所述第二腔室具有刚性外壁。4.根据权利要求2所述的流体压力式力反馈模块，其特征在于：所述第二腔室内填充有液体，且所述第二腔室具有弹性外壁。5.根据权利要求2所述的流体压力式力反馈模块，其特征在于：所述第二腔室内设有弹性部件，所述弹性部件的弹性形变方向与活塞运动方向在同一直线上或平行。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红阳，
申请(专利权)人：刘红阳，
类型：新型
国别省市：辽宁,21