[发明专利]振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法

摘要

本发明公开了一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指、手套及方法,属于人机交互穿戴技术领域。本发明提出的数据手套，固定于使用者得手背处，保证了手掌部位可以自由的张开和握紧，由于采用的是新型的连杆机构，对手部不会产生过多的负担，也不会影响手指的灵活性；振动反馈与力反馈方法的结合，避免了用户长时间使用后，会产生单一感官麻痹；绳驱动的力反馈方法比直接用电机驱动的方法更安全，振动电机实现的振动反馈，因其电机体积小，也不会对人手产生压迫；整个手套采用非全覆盖式设计，仅对手部需要刺激的部位进行覆盖，减少了共振干扰。本发明提出的机构结构简单，造价低廉，普通3D打印即可制造，佩戴方便，便于在用户群中推广。

主权项

1.一种振动反馈与力反馈结合人机交互手指，其特征在于：包括两类手指机构;第一类为双连杆手指机构，它包括双连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；上述双连杆机构包括第一连杆、第二连杆、三个球形回转关节；其中第一连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，第一连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第一连杆后端、第二球形回转关节、第二连杆前端通过铰链相连，第一连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，第二连杆前端能绕铰链的回转轴转动；第二连杆后端与第三球形回转关节通过铰链相连；第二连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动；上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机能紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；上述双连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；上述绳驱动力反馈机构包括第一关节牵引绳、第二关节牵引绳、套索；第一关节牵引绳的前端固定于第一连杆前端的牵引绳固定孔，之后先穿过第一连杆末端的第一导向轮，再穿过第二连杆末端的第二导向轮；第二关节牵引绳的前端固定于第二连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过第二连杆末端的第三导向轮；最后两牵引绳穿过第三球形回转关节上的相应牵引绳引导孔，之后与相应套索相连；第二类为单连杆手指机构，它包括单连杆机构、振动反馈机构、绳驱动力反馈机构；上述单连杆机构包括单连杆、两个球形回转关节、关节连杆；其中单连杆前端通过铰链与第一球形回转关节相连，单连杆前端能绕铰链的回转轴转动；单连杆后端、第二球形回转关节、关节连杆前端通过铰链相连，单连杆后端能绕铰链的回转轴转动，并沿其回转轴法线方向自由移动，关节连杆前端能绕铰链的回转轴转动；关节连杆后端具有柔性带连接轴；上述振动反馈机构包括手指固定板，柔性固定带，振动电机；手指固定板两侧通过柔性固定带的两端连接起来，振动电机附于柔性固定带底部的内表面，柔性固定带可调，使振动电机紧贴于手指敏感区域；手指固定板上端具有球形凹槽；上述单连杆机构中的第一球形回转关节、第二球形回转关节各与一个振动反馈机构配合，其中球形回转关节安装于手指固定板的球形凹槽中；上述绳驱动力反馈机构包括单关节牵引绳和套索；单关节牵引绳的前端固定于单连杆前端的牵引绳固定孔，之后穿过单连杆末端的导向轮，再穿过关节连杆上的牵引绳引导孔，之后与套索相连。