[发明专利]一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套

权利要求书

1.一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套，其特征在于：所述的XR体感手套，包括机械结构和可变尺寸的布织材质手套，通过布织材质手套贴合佩戴者的手指、手背、手心部位，其机械结构与布织材质手套固定，贴合于手背和手指上方；机械结构在手指的每个关节均有活动部位，对应的机械部位在每个指节相对固定的位置通过绑带与指腹接触并固定；具体的：所述的XR体感手套的机械结构由手背底板、拇指底板、手指结构组成，手背底板与拇指底板相互独立；

其中，所述的手指结构由指节结构和关节结构组成，所述的手指结构由根部至指尖分别是：根指节、第一关节、第一指节、第二关节、第二指节；第一指节对应固定于人体每根手指的近节指骨部位，第二指节对应固定于人体每根手指的中节指骨部位；食指、中指、无名指和小拇指对应的手指结构通过根指节连接于手背底板，拇指手指结构与其他手指结构类似，拇指的根指节连接于拇指底板；

其中，所述的手背底板板面前端有4个圆形槽位，该圆形槽位由大、小两个圆形挖孔组成；所述的手指结构的根指节下方有一个圆形柱头，该圆形柱头由大、小两个圆柱组成；所述的圆形槽位和所述的圆形柱头配合安装，使食指、中指、无名指和小拇指分别安装于手背底板的4个槽位上，使得每根手指在根关节有且仅有偏航角的自由度；所述的拇指根指节为活动的连接于拇指底板，以实现偏航、滚转、俯仰三个角度的自由度；

其中，所述的第一指节和第二指节均设有一个滑槽，第一关节和第二关节均设有一个滑杆，所述的滑槽和滑杆配合实现从动伸缩能力，使得整个机械结构不会阻碍手指的弯曲或伸展，保证手指结构始终贴合在佩戴者每个指节的固定位置；

其中，所述的根指节和第一指节分别设有一个平行于指节的电机槽位，电机安装在所述电机槽位中；所述根指节和第一指节设置的电机的输出轴上固定一个直齿轮，所述的每个关节结构的内侧有圆柱，其上固定冠齿轮，用于与电机出轴上固定的直齿轮咬合进行转向传动；电机转动时，扭矩由滚动角方向转向为俯仰角方向，以下一指节结构为力臂在佩戴者指节部位输出力矩；即，根指节电机带动第一指节转动并在对应部位输出力矩，第一指节电机再带动第二指节转动并在对应部位输出力矩；

其中，所述的根指节和第一指节进一步分别设置有一个长方形槽位，用于嵌入并固定检测关节角度的角度传感器；所述的角度传感器由两部分组成，一部分是尺寸稍大的长方体底座，一部分是尺寸稍小的圆台；圆台与底座可以相对转动，转动的角度可以改变角度传感器的电阻从而检测角度；所述的第一关节和第二关节外侧分别设有圆台槽位，分别用于插入并固定角度传感器的圆台，角度传感器的长方体底座固定于上一指节的指节结构上；即，长方体底座固定于第一指节的角度传感器，其圆台固定于第一关节的对应圆台槽位；长方体底座固定于第二指节的角度传感器，其圆台固定于第二关节的对应圆台槽位；

其中，所述的手套的每个指节部位的绑带安装上下两个压力传感器，在手套不需要输出反馈力时，当感受到某一方向的压力大于一个阈值时，根据压力大小同步电机的输出扭矩，实现电机配合手指的零阻力转动；当手套需要输出反馈力时，单片机根据监测到的压力大小实时调整电机输出功率，使达到目标输出的反馈力大小，完成力反馈的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套，其特征在于：进一步的，所述的滑杆尾部设有通气槽位，防止滑槽空腔内部气压阻碍伸缩的流畅性。

3.根据权利要求1所述的一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套，其特征在于：所述的根指节和第一指节分别进一步设置有对称、同轴的两个圆形挖槽，第一关节和第二关节的圆台槽位外侧对称、同轴设置有圆形凸台；所述指节结构的两侧圆形挖槽与关节结构的两侧圆形凸台配合夹紧固定，使得指节结构和关节结构有且仅有俯仰角的自由度，同时能够带动角度传感器的长方体底座和圆台随着手指的转动而相对转动，实现关节角度的监测。

4.根据权利要求1所述的一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套，其特征在于：所述的根指节、第一指节的侧壁上分别设置有电位器走线槽和电机走线槽。

5.根据权利要求1所述的一种具有高精度力反馈的可穿戴柔性XR体感手套，其特征在于：所述的第一关节和第二关节内侧分别设有冠齿轮槽位，与关节结构的内侧的圆柱配合，容置并固定冠齿轮。