本发明专利技术公开了一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，包括至少一个指尖纹理触觉反馈执行器，指尖纹理触觉反馈执行器包括电机板、挡板、多个拉线，电机板与所述挡板相对设置，多个拉线均连接在电机板与挡板之间，每个拉线能够调整长度以改变挡板的位姿，挡板上设置有多个微型气囊，每个微型气囊能够独立控制。本发明专利技术通过设置连杆弯曲反馈执行器和通电线圈，达到手指抓握的真实反馈；通过控制拉线长度来改变挡板位姿，实现对操作者手指指尖不同方位触觉信息反馈，得到的手指反馈部位更准确，对施加在操作者手指指尖的力的大小可以调节，实现对不同大小的物体的触碰力的力度调节，触碰反馈更真实；通过微型气囊给予指尖触碰物体表面纹理触觉反馈。纹理触觉反馈。纹理触觉反馈。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置
[0001]本专利技术涉及人机交互
，尤其涉及一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置。
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]现有的反馈执行器在实现手指触碰不同纹理物体表面的时候，所传递的纹理触觉反馈不够真实，同一根手指的不同表面触碰物体所反馈的力方向和大小不同，且手指触碰物体的方向和大小不同所带来的信息反馈也不同，后续还需要再进行开发；其次，操作者的虚拟手在虚拟环境当中触碰不同物体，反馈执行器传递的抓握力度效果不同，这就需要现实当中反馈的大小力度也要相对应，但是现有的反馈效果无法达到力的大小调节；再者，反馈手套所集成的反馈执行器均在手部背面，通过手背部的反馈执行器拉动手指，给予手指向外的拉力，从而达到现实当中操作者感受到抓握物体的效果，其抓握效果不真实，不确切。
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基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置。
[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]一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，包括至少一个指尖纹理触觉反馈执行器，所述指尖纹理触觉反馈执行器包括电机板、挡板、多个拉线，所述电机板与所述挡板相对设置，多个所述拉线均连接在所述电机板与挡板之间，每个所述拉线能够调整长度以改变所述挡板的位姿，所述挡板上设置有多个微型气囊，每个所述微型气囊能够独立控制。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述指尖纹理触觉反馈执行器还包括基座，所述电机板设置于所述基座，所述基座设置有驱动机构和导向件，所述驱动机构驱动所述电机板沿所述导向件移动。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述电机板设置有多个拉升电机，每个所述拉升电机的输出端与所述拉线的一端相连接，所述拉线的另一端与所述挡板相连接。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，还包括连杆弯曲反馈执行器，所述连杆弯曲反馈执行器包括多个连杆，多个所述连杆依次首尾连接，相邻所述连杆之间能够相对转动。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，前一个所述连杆内设置有微型电机和支杆，所述微型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，所述支杆与后一个所述连杆固定连接。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，还包括柔性气垫，所述连杆弯曲反馈执行器设置在所述柔性气垫上。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述挡板与所述微型气囊相对的一面设置有通电线圈。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述挡板与所述微型气囊相对的一面设置有卡套，所述通电线圈设于所述卡套内。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述挡板内设置有多个卡槽，多个所述微型气囊分别对应放置在多个所述卡槽内。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述挡板内设置有压力传感器。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术结构简单，通过在手掌内食指和拇指处集成连杆弯曲反馈执行器，控制各个连杆形成与手指弯曲的反向力，以此达到手指抓握的真实动觉反馈。
[0023](2)通过在挡板上设置通电线圈，利用其产生的同极磁场相互排斥原理，给手指以阻力，进一步提高手指抓握的动觉反馈的准确性。
[0024](3)通过适当控制连接的四根拉线长度来改变挡板位姿，实现对操作者手指指尖不同方位的触觉信息反馈，使得到的手指反馈部位更准确，同时对施加在操作者手指指尖的力的大小可以调节，从而实现对不同大小的物体的触碰力的力度调节，触碰反馈更真实。
[0025](4)连接拉线的电机板可前后移动，配合拉线长度所带给指尖触觉方向的不同可实现操作者手指以不同方位的姿态触碰物体所传递的反馈信息。
[0026](5)通过控制挡板上微型气囊可给予指尖触碰物体表面纹理触觉反馈，使得触碰感觉更真实。
附图说明
[0027]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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，其特征在于，包括至少一个指尖纹理触觉反馈执行器，所述指尖纹理触觉反馈执行器包括电机板、挡板、多个拉线，所述电机板与所述挡板相对设置，多个所述拉线均连接在所述电机板与挡板之间，每个所述拉线能够调整长度以改变所述挡板的位姿，所述挡板上设置有多个微型气囊，每个所述微型气囊能够独立控制。2.根据权利要求1所述的一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，其特征在于，所述指尖纹理触觉反馈执行器还包括基座，所述电机板设置于所述基座，所述基座设置有驱动机构和导向件，所述驱动机构驱动所述电机板沿所述导向件移动。3.根据权利要求1所述的一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，其特征在于，所述电机板设置有多个拉升电机，每个所述拉升电机的输出端与所述拉线的一端相连接，所述拉线的另一端与所述挡板相连接。4.根据权利要求1所述的一种基于气囊驱动指尖纹理触觉反馈装置，其特征在于，还包括连杆弯曲反馈执行器，所述连杆弯曲反馈执行器包括多个连杆，多个所述连杆依次首尾连接，相邻所述连杆之间能够相对转动。5....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，戴志伟，朱铭鲁，刘艳广，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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