[发明专利]一种可提供夹持力感觉的指套式触觉手套及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种触觉手套，尤其是一种可提供夹持力感觉的指套式触觉手套及制作方法。

背景技术

触觉手套是一种用于感知虚拟接触觉和力觉的手套，属于触觉显示器的范畴。显示器是指通过物理刺激为人类感官提供虚拟的人工感觉的一类装置。

触觉感知是人类与生俱来的一种基本能力，借助触觉通道，人们可以感知接触对象的温度、形状、纹理、质地等信息，并能够通过接触力实现与环境的交互。

如何充分利用感官通道更好地感知外部世界是人类社会数百年来孜孜不倦的追求。早在18世纪末期，研究人员即开始对人类的五大感官进行研究，了解其特性，并尝试研制和开发基于物理刺激的显示器，以期对人类的感官通道进行开发利用。触觉显示器则是指通过物理刺激使得皮肤器官产生虚拟接触觉和力感觉的装置。

触觉通道的开发利用虽然与视觉通道同时起步，然而时至今日，目前尚无可市售的廉价触觉显示器产品。专业定制的可提供接触感觉的触觉显示器价格通常高达十数万元，如MIT研制的电触觉显示器，该显示器由行列式排列的电极构成触觉显示阵列，将触觉显示阵列置于舌头之上时，电极流过的电流可以产生电接触感觉，电触觉显示器目前已能够为完全视盲的人群恢复部分视力，我国山西眼球被挖的儿童即借助MIT电触觉显示器实现了一定程度的视力恢复，在国外，电触觉甚至可以达到在开阔地带辅助驾驶的水平，除电刺激触觉外，可用于提供接触感觉显示的物理刺激还包括顶针刺激、振动刺激、气动刺激、射流刺激和声波刺激等；用于虚拟抓取的力感觉显示装置包括手臂力感觉显示装置和指爪力感觉显示装置，用于手臂力感觉显示的装置主要包括PhantoM、Per-Force Hand Controller、Exos Arm Master等，用于指爪力感觉显示的装置主要包括Cybergrasp、CMU Exoskeleton Hand、Rutgers Master、LRP Hand Master和Sensor Glove II等。与提供接触觉的显示器相比，能够提供力感觉的显示器极其昂贵，力觉显示器价格通常高达数十万元。现有的触觉显示器就其技术方案来看短期内尚无广泛应用的可能。

总体来说，现有的触觉显示技术结构复杂，价格昂贵以及触觉感受不真实的缺陷。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低廉可提供真是感受的接触觉和力觉显示的穿戴式触觉手套及制作方法。

技术方案：本发明的

一种可提供夹持力感觉的指套式触觉手套，该指套式触觉手套包括：

手套本体，包括指套，掌心和掌背；

手套结构体，所述手套结构体套装在所述手套本体上，包括通过转动副顺序级联的指尖套环，指骨套环以及掌背基板；所述指骨套环包括指骨套环体，级联部以及凹陷部；每个级联部上各设有一个级联孔，以通过转动副实现指骨套环之间的顺序级联；所述凹陷部上设有引线孔，用于固定和引导牵拉引线，每个凹陷部的引线孔上均固定有一个由电机控制的牵拉引线，并通过后级指骨套环和掌背基板上的引线孔引出；

牵拉引线，所述牵拉引线依次穿过指尖套环的引线孔和指骨套环的引线孔，由掌背基板的引线孔引出，与外部控制系统连接；

九轴陀螺传感器，所述九轴陀螺传感器设于所述手套本体的指节位置和掌背基板上，其数据线通过掌背基板固定并引出，与外部控制系统连接。

其中，所述指套包括拇指指套，食指指套，中指指套，无名指指套以及小指指套；

所述拇指指套上设有一个指尖套环，一个指骨套环以及两个九轴陀螺传感器；

所述食指指套，中指指套，无名指指套以及小指指套上均设有一个指尖套环，两个指骨套环以及三个九轴陀螺传感器；

所述掌心和掌背上套有一个掌背基板，所述掌背上设有一个九轴陀螺传感器。

优选的，所述指尖套环上均设有一个九轴陀螺传感器；拇指指套的基节设有一个九轴陀螺传感器；所述食指指套，中指指套，无名指指套以及小指指套的第一指节和第二指节上均设有一个九轴陀螺传感器；所述掌背基板上设有一个九轴陀螺传感器。

再者，所述指尖套环上设有引线孔和后级联孔；

所述掌背基板包括掌背基板本体，位于掌背基板一端的前级联部以及两个相邻的前级联部之间的凹弧部；所述前级联部对称分布于掌心面和掌背面，每个前级联部上设有一个前级联孔，以通过转动副实现与指骨套环之间的顺序级联；所述凹弧部设有引线孔，用于固定和引导牵拉引线。