骨架式力觉反馈装置制造方法及图纸

本发明专利技术骨架式力觉反馈装置涉及计算机技术领域，应用于虚拟现实系统中的人机接触交互接口。该装置包括：比例电磁铁执行元件，钢丝绳－弹簧管传动机构以及安装在手部的骨架机构三个部分，比例电磁铁作为执行元件，通过钢丝绳－弹簧管传动机构和骨架机构传递驱动力至手指的指头；以及基于ＤＳＰ的嵌入式闭环控制系统。本发明专利技术通过控制电流使比例电磁铁产生出大小可控的驱动力，由钢丝绳－弹簧管结构的传动方式把力传递到指端，把反馈力作用在操作者的手指上。为了对反馈力进行精确控制，本发明专利技术采用了基于ＤＳＰ的嵌入式控制系统，能够快速准确地跟踪虚拟环境的反馈力控制指令。本发明专利技术对手指的局部运动产生一定的约束，有效防止虚拟手指嵌入虚拟物体中。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机
，是一种计算机人机交互接口，应用于虚拟现实系统中的人机接触交互接口，机器人遥操作领域中的力觉临场感系统。
技术介绍
在虚拟环境之中，能否让用户产生“沉浸感”的关键因素之一是用户能否用他的手或身体的其它能动部位去操作虚拟物体，并在操作的同时感受到虚拟物体真实的作用力。数据手套可以将操作者灵活多变的手势及空间方位信息实时地传送给虚拟现实系统，从而可以实时生成虚拟手与虚拟物体接近或远离的图像，使操作者自然而然地将自己的意识或操作方式传送至交互对象中去。数据手套如果没有提供力觉反馈功能，就很难让用户有抓握物体的真实感觉。例如，在现实生活中，当人用手握住一个水杯时，手指的形状应该与杯子的外形相一致，有时为了转移或发泄愤怒的情绪而使劲握杯子，手会感到麻木或者疼痛。在虚拟环境中，当手握住虚拟物体时，如果没有感觉到反作用力，不给用户手指的运动施加一定的约束，尽管此时在视觉显示上可能已经看到手碰到物体，用户的手还是可能会一直往里握进杯子。因此没有力觉反馈作用的系统至少有两个缺点首先是缺乏真实感；其次，为了避免手握进杯子这样不现实的图像出现，不得不在视觉计算中加上某些物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨架式力觉反馈装置，用于虚拟现实系统的力觉反馈接口，其特征在于包括：比例电磁铁执行元件，钢丝绳－弹簧管传动机构以及安装在手部的骨架机构三个部分，比例电磁铁作为执行元件，通过钢丝绳－弹簧管传动机构和骨架机构传递驱动力至手指的指头； 以及基于ＤＳＰ的嵌入式闭环控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种骨架式力觉反馈装置，用于虚拟现实系统的力觉反馈接口，其特征在于包括比例电磁铁执行元件，钢丝绳-弹簧管传动机构以及安装在手部的骨架机构三个部分，比例电磁铁作为执行元件，通过钢丝绳-弹簧管传动机构和骨架机构传递驱动力至手指的指头；以及基于DSP的嵌入式闭环控制系统。2.如权利要求1所述的力觉反馈装置，其特征在于，所述的比例电磁铁执行元件，包括比例电磁铁、支架，比例电磁铁的上平面与箱式支架的底平面固连；在箱式支架的容室内设有连杆位移放大机构，连杆位移放大机构包括动铁芯、轴承、连杆、复位弹簧，其中，位于支架侧壁下部，轴承水平固设于两侧壁上，轴承上正交固连有连杆，轴承为连杆的旋转轴；由轴承的轴心线起算，在连杆的三分之一处垂设一动铁芯，动铁芯上端通过软线体与连杆相连，下端朝向比例电磁铁上方磁场；在连杆的远端头上方设有复位弹簧，复位弹簧下端与连杆上表面固接，上端与支架上盖板下表面固接，复位弹簧为拉伸弹簧，弹簧中心轴线相对的位置，在连杆与上盖板上都设有通孔。3.如权利要求1所述的力觉反馈装置，其特征在于，所述的钢丝绳-弹簧管传动机构，由弹簧管和钢丝绳组成，弹簧管套于钢丝绳的外周圆；弹簧管下端与上盖板上表面固连，上部与骨架机构固连；钢丝绳下端穿过上盖板上与连杆上的通孔，并穿过复位弹簧中心与连杆位移放大机构中的连杆动连接，另一端从弹簧管上口中伸出。4.如权利要求1所述的力...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海兵，原魁，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]