本发明专利技术公开了一种双指夹持力触觉反馈装置，包括：承载座；驱动机构，驱动机构设于承载座内；连杆结构，包括两个连杆机构，每个连杆机构包括活动连接的前端连杆和后端连杆，驱动机构能够调节两个前端连杆之间的角度，后端连杆能够相对于前端连杆转动。本发明专利技术结构简单，通过在食指和中指处设置连杆结构，提供手指夹持物体的阻力，以此达到双手指夹持物体的真实动觉反馈；通过设置气囊片与柔性垫连接，设置在手指夹缝底部，利用气囊之间的挤压，配合连杆结构限制食指与中指的夹持动作，传递力反馈信息，进一步提高手指抓握的动觉反馈的准确性；在柔性垫上设置压电陶瓷，利用其逆压电效应可用于高频率的接触面驱动，传递执行者两手指内侧触觉信息。侧触觉信息。侧触觉信息。
【技术实现步骤摘要】
双指夹持力触觉反馈装置
[0001]本专利技术涉及人机交互
，尤其涉及一种双指夹持力触觉反馈装置。
技术介绍
[0002]在人类与自然客观世界接触的过程当中，人类的触觉感知反馈系统提供了其他感知系统(视觉或者听觉等)所不具有的双向的信息和能量的交互，让人类在探索未知世界的过程当中，获得了一种独特的、重要的、不可或缺的交互方式，使得人类对于未来更是充满信心和好奇。
[0003]虚拟现实(virtual reality，VR)的概念提出之后，这是一个以计算机为核心的新世界的探索。结合计算机和相关的科学技术生成视、听、触、感与自然世界高度相似的虚拟数字化世界。利用3D视觉效果让体验者感受更为逼真的视觉效果，在此基础之上，让体验者进入特质环境，将相关的设备穿戴到身上，与数字化虚拟世界进行真实交互，让体验者产生身临其境的感受。近年来，元宇宙概念的提出更是彻底打开了人机交互方式探索的大门，依赖“虚拟现实AR/VR”可穿戴设备接入，通过建立一个新的“平行世界”的平台，利用3D技术虚拟化活动场景，创造个性化沉浸式内容提供体积视频软件解决方案，将高端沉浸式内容带给体验者。
[0004]1965年，Sutherland I首次提到了力反馈设备对于虚拟现实发展极有意义。虚拟现实强调沉浸感、交互性和构想性，这决定了它不同于传统的二维人机对话方式的交互。三维交互能够増强用户对虚拟环境的感知，提供自然的交互，是虚拟现实最重要的交互方式。力触觉反馈装置是能够带给体验者触觉和力觉信息且双向信息反馈传递的系统，它能够大大的增加虚拟世界带给体验者的真实感和沉浸感。基于视觉和听觉的基础之上，人在虚拟世界当中与物体接触所带来的触觉通过力反馈系统真实的传递给现实当中的人，人再接受信息，处理信息，依据信息，进一步在虚拟世界当中进行探索，这更是拓展了虚拟现实等技术的应用领域。近年来，力触觉反馈系统在医学、航空航天、工厂制造、机器操作以及游戏领域有广泛的应用。
[0005]现在对于沉浸式虚拟开发注重于反馈方面，最初开发从可穿戴式设备(手套等)开始研究，反馈手套就是基于数据姿态手套，在手指尖和手掌等位置加上触觉反馈单元构成的。在人机交互的过程当中，当操作者的虚拟手接触到虚拟环境当中的物体时，通过接触可以传递信号，进行信号转换，通过反馈单元的作用，它能够模拟虚拟世界中的情形，在人手相应位置产生震动的触觉反馈，从而产生与虚拟世界进行交互的感觉，即得到所谓的“沉浸感”。
[0006]当戴上带力反馈数据手套抓取虚拟物体时，数据手套应能产生使人手向外运动的力，这个力的大小和方向必须和真实物体存在时对人手产生的力的大小和方向相同，从而达到沉浸式体验。
[0007]作为一种典型的可穿戴式的人机交互设备，数据手套是柔性材料制作，在手套上面集成传感器以此来采集手部的姿势以及手指关节的数据，通过这些数据不仅可以检测手
部动作而且可以百分之百还原手部在虚拟世界的样子，达到现实与虚拟的一致，目前市面上已经有许多数据手套商品化并且用于研究。
[0008]现有力触觉反馈执行器注重于执行者手指抓握、触碰物体所传递的触觉反馈信息，却忽略了人手指除了大拇指之外的其他四根手指(食指、中指、无名指、小指)之间的力触觉信息反馈，人手指抓握物体时，由于手指的自然惯性，除大拇指之外的四根手指会自觉的靠近收缩。当进行精密机械虚拟操作时，每一根手指的位置都至关重要，对手指之间的姿态距离要求准确。使用除大拇指之外的手指夹持物体的虚拟操作时，需要反馈执行器将虚拟世界当中夹持物体的力触觉信息反馈给执行者，执行者根据传递的信息，进行下一步操作。
技术实现思路
[0009]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种双指夹持力触觉反馈装置。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0011]一种双指夹持力触觉反馈装置，包括：
[0012]承载座；
[0013]驱动机构，所述驱动机构设于所述承载座内；
[0014]连杆结构，包括两个连杆机构，每个所述连杆机构包括活动连接的前端连杆和后端连杆，所述驱动机构能够调节两个所述前端连杆之间的角度，所述后端连杆能够相对于所述前端连杆转动。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，每个所述连杆机构连接有限位件，所述限位件上设置有柔性垫。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述限位件包括前端卡套、后端卡套，所述前端卡套、后端卡套分别连接在所述前端连杆、后端连杆上，所述柔性垫设置在所述前端卡套和后端卡套上。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，位于前端的两个所述柔性垫之间连接有气囊片。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述柔性垫上设置有多个压电陶瓷。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述柔性垫的截面呈弧形。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述前端连杆与前端卡套之间连接有第一过渡杆，所述后端连杆与后端卡套之间连接有第二过渡杆。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述驱动机构包括两个驱动组件，每个所述驱动组件包括电机和支杆，所述电机的输出端上设置有第一齿轮，所述支杆的两端分别设置有第二齿轮、轴承，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述支杆与前端连杆固定连接。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述前端连杆的后端设置有缺口，所述后端连杆的前端置入所述缺口，所述前端连杆的后端与所述后端连杆的前端之间设置有销轴。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述前端卡套限位在手指近节指骨处，所述后端卡套限位在手指中节指骨处。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本专利技术结构简单，通过在食指和中指处设置连杆结构，提供手指夹持物体的阻力，以此达到双手指夹持物体的真实动觉反馈。
[0026](2)通过设置气囊片与柔性垫连接，设置在手指夹缝底部，利用气囊之间的挤压，配合连杆结构限制食指与中指的夹持动作，传递力反馈信息，进一步提高手指抓握的动觉反馈的准确性。
[0027](3)在柔性垫上设置压电陶瓷，利用其逆压电效应可用于高频率的接触面驱动，传递执行者两手指内侧触觉信息。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术的优选实施例的给Unity3D当中虚拟手指的食指和中指划分模块结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的优选实施例的整体图；
[0031]图3为本专利技术的优选实施例穿戴在食指和中指上的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术的优选实施例带动食指和中指弯曲的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术的优选实施例的前端连杆的结构示意图；
[0034]图6为本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双指夹持力触觉反馈装置，其特征在于，包括：承载座；驱动机构，所述驱动机构设于所述承载座内；连杆结构，包括两个连杆机构，每个所述连杆机构包括活动连接的前端连杆和后端连杆，所述驱动机构能够调节两个所述前端连杆之间的角度，所述后端连杆能够相对于所述前端连杆转动。2.根据权利要求1所述的双指夹持力触觉反馈装置，其特征在于，每个所述连杆机构连接有限位件，所述限位件上设置有柔性垫。3.根据权利要求2所述的双指夹持力触觉反馈装置，其特征在于，所述限位件包括前端卡套、后端卡套，所述前端卡套、后端卡套分别连接在所述前端连杆、后端连杆上，所述柔性垫设置在所述前端卡套和后端卡套上。4.根据权利要求4所述的双指夹持力触觉反馈装置，其特征在于，位于前端的两个所述柔性垫之间连接有气囊片。5.根据权利要求2所述的双指夹持力触觉反馈装置，其特征在于，所述柔性垫上设置有多个压电陶瓷。6.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，戴志伟，朱铭鲁，李子义，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。