[实用新型]一种流体压力式力反馈模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及力反馈技术领域，具体涉及一种流体压力式力反馈模块。

背景技术

VR(Virtual Reality，虚拟现实)和AR(Augmented Reality，增强现实)技术自2015年起成为业内新宠，国内外各大商业公司纷纷开始组织研发和营销活动。

在整套设备中，头盔或者眼镜是提供虚拟现实环境视觉的设备，而力反馈手套是进行人机交互的关键外设。当前国内外为手部外设提供力反馈的方案有很多，绝大部分都是手心或手背上的外骨架式或者液压杆式，俐如：1996年美国罗格斯(Rutgers)大学设计的一种基于力矩电机驱动的LRP外骨架式力反馈数据手套、2008年哈尔滨工业大学设计的基于气动人工肌肉的外骨架式力反馈数据手套、在手心设置气压或液压式伸缩反馈杆的力反馈手套等。这些设备虽然能实现力反馈，但是存在以下缺点：

1.功能机械结构复杂，零件较多。

2.重量较大。如长时间使用重量较大的设备，对手臂肌肉有较大损伤。

3.体积庞大，使用不便。外骨架大大超出手指尺寸。手心连杆式更是在使用时无法方便地在手中握持其他物品，降低了人机交互的多样性和实际体验。

4.部分精密或者脆弱部件暴露在掌心之中，对外力冲击的抗性较弱，容易损坏。

因此，现有技术亟需发展。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提出一种流体压力式力反馈模块，旨在有效降低人机交互力反馈设备的成本、降低设备重量、将力反馈交互设备小型化并提高其实用性、安全性和有效性。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出的基本技术方案为：

一种流体压力式力反馈模块，其包括：可通过非弹性形变改变体积的第一腔室、与所述第一腔室相连通的第二腔室以及设置于第一腔室与第二腔室之间的至少一个阀门和第一活塞，其中，所述第一腔室内填充有第一流体，所述第一流体与第一腔室共同作用以实现与人体的双向力反馈；所述第二腔室用于实现对第一腔室的缓冲及制动。

进一步，所述第一流体为液体。

进一步，所述第二腔室内填充有气体，且所述第二腔室具有刚性外壁。

进一步，所述第二腔室内填充有液体，且所述第二腔室具有弹性外壁。

进一步，所述第二腔室内设有弹性部件，所述弹性部件的弹性形变方向与活塞运动方向在同一直线上或平行。

进一步，所述阀门为一个双向节流阀，其设置于靠近第一腔室的一侧，所述活塞设置于靠近第二腔室的一侧。

进一步，所述流体压力式力反馈模块还包括用于改变第一腔室内部压力的效果增强组件。

进一步，所述增强组件包括设置在所述活塞上的带有齿牙的连杆、齿轮(组)和电机，所述电机带动齿轮转动，齿轮与连杆啮合带动连杆运动从而改变活塞运动方向和距离。

进一步，所述增强组件包括设于所述第二腔室外部的第三腔室、与所述第三腔室相连接的带齿牙的连杆、与所述连杆相连接的齿轮(组)以及用于驱动所述齿轮传动的电机，其中，所述第三腔室设有第二活塞并填充有第二流体，所述第二活塞与第一活塞刚性连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的流体压力式力反馈模块由于采用了流体压力原理，摆脱了外骨架式连杆，尺寸得以小型化，重量及成本大幅降低，其实用性、安全性和有效性显著提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的流体压力式力反馈模块结构图。

图2为本实用新型实施例4提供的流体压力式力反馈模块结构图。

图3为本实用新型实施例5提供的流体压力式力反馈模块结构图。

图4为本实用新型实施例1提供弹性反馈时的状态图。

图5为本实用新型实施例1提供膨胀感反馈时的状态图。

图6为本实用新型实施例1提供限制肢体位置以模拟握持感时的状态图。

具体实施方式

以下将结合附图1至6和实施例对本实用新型做进一步的说明，但不应以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例1