一种连杆外骨骼式数据手套制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，涉及一种连杆外骨骼式数据手套，包括手掌背板结构，以及与其连接的大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套；所述大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与手掌背板结构的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。所述手掌背板结构、大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套上分别设有紧固装置。本发明专利技术提出的数据手套可以实现对人手21个自由度的数据的完全采集，特别地，可以实现对大拇指5个自由度的运动监测。现对大拇指5个自由度的运动监测。现对大拇指5个自由度的运动监测。

【技术实现步骤摘要】
一种连杆外骨骼式数据手套


[0001]本专利技术属于机器人
，涉及一种连杆外骨骼式数据手套。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，其应用场景越来越复杂多样化，且受到机构、控制、人工智能和传感技术水平的限制，人与计算机的交互活动越来越成为人们日常生活的一个重要组成部分。手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段，数据手套是虚拟现实系统中重要的人机交互设备，它可以捕捉人手的动作与姿态信息，将信息传递给虚拟现实系统，在系统中再现手部的动作与姿态。为提高人机穿戴的相容性，确保该手部外骨骼机构可以适应不同的人手，并尽可能保留人手原本的运动能力，往往采取不过分追求力反馈的效果，即采用确定的外骨骼构型来读取关节角度。
[0003]人体手部是一个多冗余信息的活动体，其关节间运动存在着相关性。人手是一个复杂的结构，手与操作对象之间的作用力和运动都很复杂，而且不同手不同物体之问都有差异，人手还具有弹性，很难精确建模。就目前现有的力反馈数据手套而言，多采用必须配备弹簧管的绳索传动装置，其很容易产生摩擦与滞后问题，不易于控制；现有的力反馈数据手套虽然能对手指进行力反馈，但只能在人手指尖的指腹方向施加主动力，无法对指背方向的力进行反馈处理；大多数数据手套集成度不高，即驱动与外骨骼机构本身不为一体，整个设备需要很多的附件，对操作者的使用带来不便。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种连杆外骨骼式数据手套，用于克服现有数据手套在骨骼与人手之间的相容性差的问题，以及传动机构过于复杂和沉重的缺陷。/>[0005]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种连杆外骨骼式数据手套，其特殊之处在于：
[0006]包括手掌背板结构，以及与其连接的大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套；
[0007]所述大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与手掌背板结构的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。
[0008]所述手掌背板结构、大拇指关节监测指套、食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套上分别设有紧固装置。
[0009]优选的，上述手掌背板结构上分别连接食指、中指、无名指与小拇指的位置设置两个通孔，食指关节监测指套、中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套分别通过其对应的一个通孔与手掌背板结构的连接，通过调整掌指关节的位置，以满足对操作者手掌大小的普适性。
[0010]优选的，上述手掌背板结构的紧固装置包括分别设置在手掌背板结构两侧的通
孔，手掌绑带通过该通孔，将手掌背板结构固定在手掌背部。
[0011]优选的，上述大拇指关节监测指套包括大拇指连接件、大拇指固定板、近指节环形指套、大拇指远指节环形指套；
[0012]所述大拇指连接件与手掌背板结构的平行台架连接；大拇指连接基座通过大拇指连接转轴旋转连接在大拇指连接件；大拇指连接基座和大拇指第一摇臂通过销轴连接；
[0013]所述大拇指固定板上设有大拇指孔座，大拇指孔座与大拇指第一连杆的一端通过销轴连接，大拇指第一连杆的另一端与大拇指第一摇臂通过销轴连接；在大拇指孔座上端旋转连接大拇指旋转孔座，在大拇指旋转孔座背部设置安装电位器的凹槽，电位器实时监测人手掌指关节相对于手掌弯曲角度的实时变化。大拇指旋转孔座与大拇指第二摇臂的一端通过销轴连接，大拇指第二摇臂另一端与大拇指第二连杆的一端通过销轴连接，大拇指第二连杆的另一端与近指节环形指套通过销轴连接，大拇指第三摇臂的一端与近指节环形指套通过销轴连接，另一端与电位器基座的一端通过销轴连接，电位器基座的另一端与大拇指远指节环形指套通过销轴连接，电位器基座上设置电位器，电位器用于监测大拇指远指节弯曲程度。
[0014]优选的，上述大拇指关节监测指套上的紧固装置包括分别设置在大拇指远指节环形指套、近指节环形指套两侧的通孔，二者的通孔分别连接绑带。
[0015]优选的，上述大拇指远指节环形指套、近指节环形指套均为弧形结构，使其可以更好地与拇指背部贴合。
[0016]优选的，上述食指关节监测指套包括食指掌指关节孔座，食指掌指关节孔座通过食指关节转轴与手掌背板结构旋转连接，在手掌背板结构下方对应食指关节转轴处设有食指掌指关节电位器，其目的为监测手指近关节相对于手掌背板结构的弯曲程度。
[0017]食指掌指关节孔座与食指第一摇臂的一端通过转轴连接，食指第一摇臂另一端与食指第一连杆通过销轴连接，食指第一连杆的另一端与食指近指节环形指套通过销轴连接；食指第二摇臂的一端与食指近指节环形指套通过销轴连接，另一端与食指中指节孔座的一端通过销轴连接，食指中指节孔座的另一端与食指中指节指套通过销轴连接，在食指中指节孔座的侧面设置电位器，监测手指中指节的外展与内收运动。
[0018]食指第三摇臂的一端通过转轴与食指中指节指套连接，食指第三摇臂另一端与食指远指节孔座的一端通过销轴连接，食指远指节孔座侧面设置食指远指节电位器，食指远指节孔座的另一端通过转轴与食指远指节环形指套相连。
[0019]优选的，上述食指关节监测指套上的紧固装置包括分别设置在食指近指节环形指套、食指中指节指套、食指远指节环形指套两侧的通孔，三者的通孔分别连接绑带。
[0020]优选的，上述食指近指节环形指套、食指中指节指套、食指远指节环形指套均为弧形结构，使其可以更好地与食指背部贴合。
[0021]优选的，上述中指关节监测指套、无名指关节监测指套、小指关节监测指套与食指关节监测指套的结构相同。
[0022]本专利技术的优点：
[0023]1)本专利技术提出的数据手套可以实现对人手21个自由度的数据的完全采集，特别地，可以实现对大拇指5个自由度的运动监测；
[0024]2)本专利技术提出的数据手套采用电位器对关节弯曲角度进行信号采集，相较于其他
传感器，避免了由于外置传感器过大的问题而过于冗余的问题，并降低了成本；
[0025]3)本专利技术提出的数据手套重量较轻，减少由于重量对人手的额外负担；
[0026]4)本专利技术提出的数据手套可以灵敏、精确的监测出各个指节在三维空间中的位置和运动状态，通过位于相邻指节中的电位器，可以分析两个相邻指节间协同的运动规律；
[0027]5)本专利技术提出的数据手套，手指的监测机构采用手背部穿戴形式，使得各个手指间的运动不存在干扰，降低由于机构对人手的限制与阻碍。
附图说明
[0028]图1是本专利技术提出的数据手套轴测结构图；
[0029]图2是本专利技术提出的数据手套机构正视图；
[0030]图3是图2中大拇指机构的结构图；
[0031]图4是大拇指机构弯曲原理图；
[0032]图5是图2中食指机构的结构图；
[0033]图6是食指机构弯曲原理图。
[0034]其中：大拇指关节监测指套
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1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：包括手掌背板结构(6)，以及与其连接的大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)；所述大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)与手掌背板结构(6)的连接位置可调，以满足对操作者手掌大小的普适性。所述手掌背板结构(6)、大拇指关节监测指套(1)、食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)上分别设有紧固装置。2.根据权利要求1所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：所述手掌背板结构(6)上分别连接食指、中指、无名指与小拇指的位置设置两个通孔，食指关节监测指套(2)、中指关节监测指套(3)、无名指关节监测指套(4)、小指关节监测指套(5)分别通过其对应的一个通孔与手掌背板结构(6)的连接。3.根据权利要求2所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：所述手掌背板结构(6)的紧固装置包括分别设置在手掌背板结构(6)两侧的通孔，手掌绑带(11)通过该通孔，将手掌背板结构(6)固定在手掌背部。4.根据权利要求1
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3任一所述的一种连杆外骨骼式数据手套，其特征在于：所述大拇指关节监测指套(1)包括大拇指连接件(12)、大拇指固定板(18)、近指节环形指套(10)、大拇指远指节环形指套(19)；所述大拇指连接件(12)与手掌背板结构(6)的平行台架连接；大拇指连接基座(14)通过大拇指连接转轴(13)旋转连接在大拇指连接件(12)；大拇指连接基座(14)和大拇指第一摇臂(15)通过销轴连接；所述大拇指固定板(18)上设有大拇指孔座(17)，大拇指孔座(17)与大拇指第一连杆(16)的一端通过销轴连接，大拇指第一连杆(16)的另一端与大拇指第一摇臂(15)通过销轴连接；在大拇指孔座(17)上端旋转连接大拇指旋转孔座(25)，在大拇指旋转孔座(25)背部设置电位器实时监测人手掌指关节相对于手掌弯曲角度的实时变化；大拇指旋转孔座(25)与大拇指第二摇臂(23)的一端通过销轴连接，大拇指第二摇臂(23)另一端与大拇指第二连杆(22)的一端通过销轴连接，大拇指第二连杆(22)的另一端与近指节环形指套(10)通过销轴连接，大拇指第三摇臂(21)的一端与近指节环形指套(10)通过销轴连接，另一端与电位器基座(8)的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹猛，吴新宇，易正琨，李卓炜，王浩哲，尚东阳，曹武警，马跃，田定奎，李金科，王向阳，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：