[发明专利]一种可提供夹持力感觉的指环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环式触觉手套及制作方法。

背景技术

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。

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。

上世纪80年代，随着计算机技术的快速发展，人类在视觉和听觉领域二百多年的研究探索率先获得了突破性进展并取得了丰硕成果，目前，视觉听觉显示器在应用层面已经能够以极低廉的价格为人们提供近乎完美的高保真视听觉感受。

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，现有的触觉显示器存在技术复杂、价格昂贵以及触感不真实的缺陷。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种结构简单、成本低廉以及具有接触觉和力觉显示的可提供加持力感觉的指环式触觉手套。

技术方案：本发明的一种可提供夹持力感觉的指环式触觉手套，该指环式触觉手套包括：

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，指骨指环以及掌背基板；所述指骨指环包括指骨指环体以及与其垂直设置的垂直级联杆；所述指骨指环体上设有引线孔，所述垂直级联杆上设有前级联孔和后级联孔；

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指环的引线孔，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和一个指骨指环；

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和两个指骨指环；

所述掌心和掌背上套有一个掌背基板。

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指环之间的顺序级联；所述凹弧部设有引线孔，用于固定和引导牵拉引线。

优选的，所述指尖套环上的引线孔和后级联孔均为两个；所述指骨指环体上的引线孔有两个，为内侧引线孔和外侧引线孔；所述垂直级联杆有两个，位于指骨指环体的同一侧；所述掌背基板上的前级联部和引线孔均为十个。

一种制作所述可提供夹持力感觉的指环式触觉手套的方法，包括以下步骤：

(1)缝制具有掌心，掌背以及若干指套的手套本体；