【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及力觸覺人機交互領域，特別涉及一種主被動結合的力反饋手套。
技術介紹
1、在交互式虛擬現實、增強現實及遠程控制操作等領域，例如醫療模擬訓練、精細操作的遠程控制和高級的虛擬現實游戲等，力反饋設備的重要性愈加凸顯。力反饋設備能夠提供物理觸覺反饋，模擬真實世界中的觸感和力的交互，從而增強用戶的沉浸感與操作準確性。力反饋手套是一種普遍的實現方式，其能根據虛擬環境或遙控操作中的互動反饋相應的力感覺。
2、近年來，力反饋手套裝置正在不斷完善和發展。力反饋手套的佩戴舒適性、響應速度以及反饋精確度直接影響了用戶的使用體驗。傳統的力反饋技術主要依賴電機、齒輪等機械傳動裝置或壓電材料來產生力的反饋。這些設備雖然可以模擬出力感覺，但存在一些局限性。例如，機械傳動系統通常結構較為復雜笨重且無法及時響應用戶的交互動作，大大降低了手套的靈活性和用戶的舒適度與安全性；又如壓電材料受限于其有限的形變能力，產生的反饋力的大小和響應速度得不到很好的保障。因此，開發一種具有穩定輸出響應，佩戴舒適且反饋精確的力反饋手套及其力反饋解決方案至關重要。
技術實現思路
1、專利技術目的：針對以上問題，本專利技術目的是提供一種主被動結合的力反饋手套。
2、技術方案：本專利技術的一種主被動結合的力反饋手套，包括手套主體、上位機、控制器模塊、制動組模塊和傳動組模塊；
3、其中控制器模塊設置在手套主體上表面，控制器模塊與上位機之間通信連接；制動組模塊沿著手套主體的手指方向設置，制動組模塊與
4、制動組模塊包括線圈，設置在制動組模塊內部的第二線纜表面覆蓋磁流變液，線圈通電后產生外部磁場，磁流變液在外部磁場的作用下被閉合磁路穿過，控制器模塊通過控制線圈的電流大小，進而控制外部磁場強度，通過外部磁場強度調節磁流變液的粘性。
5、進一步地，制動組模塊包括pip制動器、mcp制動器、軟管、固定件和指套；
6、其中將pip制動器或者mcp制動器作為一個制動器單元，相鄰兩個制動器單元由軟管連接，軟管隨著指關節的彎曲產生相應的形變；制動器單元通過固定件固定在手套主體上，指套設置在手套主體的指尖處，指套通過第三線纜與制動器單元連接。
7、進一步地，制動器單元包括第二線纜、外殼、塞子、繞線管、線圈和密封件；
8、其中各個制動器單元中的第二線纜通過鋼絲繩依次連接，再與第一線纜和第三線纜連接成一根線纜；繞線管為中空柱狀，設置在第二線纜的外部，密封件設置在繞線管的兩個端部，第二線纜的外表面、繞線管的內表面以及塞子的內側之間形成密閉空間，密閉空間內設置磁流變液，線圈纏繞在繞線管的外表面；外殼設置在制動器單元的最外層，塞子呈圓環狀，塞子嵌入在外殼的兩端，且第二線纜貫穿過塞子延伸出制動器單元；外殼表面設有小孔，線圈穿過小孔與控制器模塊電性連接。
9、進一步地，傳動組模塊包括線盒、腕帶以及設置于線盒內部的傳動組單元，腕帶的兩端固定在線盒的兩側；
10、其中傳動組單元包括電機、支撐架、機架、齒輪組和線軸，支撐架和機架均固定在線盒內部，電機固定在支撐架上；齒輪組包括主動齒輪、第一從動齒輪、第二從動齒輪、第三從動齒輪、第四從動齒輪以及第五從動齒輪，主動齒輪與五個從動齒輪分別嚙合，主動齒輪連接電機的傳動軸，五個從動齒輪通過軸承固定在機架上；五個從動齒輪的中心處均設置線軸，第一線纜的端部固定在線軸上且第一線纜纏繞在線軸上；五條第一線纜穿過線盒上設置的孔分別與每個手指上的制動器單元中的第二線纜連接。
11、進一步地，該力反饋手套還包括傳感器模塊、通信模塊和電源模塊，通信模塊和電源模塊設置在手套主體的上方，傳感器模塊設置在手套主體的手指套上，傳感器模塊通過通信模塊與控制器模塊通信連接，電源模塊與控制器模塊電性連接。
12、進一步地，傳感器模塊包括角度傳感器、力傳感器和定位器。
13、進一步地，第二線纜、塞子和外殼材質均為電磁純鐵，第一線纜和第三線纜的材質為鋼絲繩，繞線管的材質為非導磁材料。
14、有益效果：本專利技術與現有技術相比，其顯著優點是：
15、1、本專利技術基于磁流變液的剪切工作模式設計了“導管-筋”結構的mr制動器，通過實時改變外部磁場強度調節磁流變液的粘性，提高了力反饋手套的輸出力范圍、響應速度和安全性，從而增強用戶的交互真實感；
16、2、本專利技術的導管-筋結構mr制動器結構簡單、安裝便捷且易于控制；
17、3、本專利技術采用欠驅動式的電機-線纜機構實現對線纜的收縮處理，提升了制動器工作效率的同時改善了手套的便攜性和舒適度。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，包括手套主體、上位機、控制器模塊、制動組模塊和傳動組模塊；
2.根據權利要求1所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，制動組模塊包括PIP制動器、MCP制動器、軟管、固定件和指套；
3.根據權利要求2所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，制動器單元包括第二線纜、外殼、塞子、繞線管、線圈和密封件；
4.根據權利要求3所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，傳動組模塊包括線盒、腕帶以及設置于線盒內部的傳動組單元，腕帶的兩端固定在線盒的兩側；
5.根據權利要求4所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，還包括傳感器模塊、通信模塊和電源模塊，通信模塊和電源模塊設置在手套主體的上方，傳感器模塊設置在手套主體的手指套上，傳感器模塊通過通信模塊與控制器模塊通信連接，電源模塊與控制器模塊電性連接。
6.根據權利要求5所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，傳感器模塊包括角度傳感器、力傳感器和定位器。
7.根據權利要求6所述的一種主被動結合的力反饋手套，
...【技術特征摘要】
1.一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，包括手套主體、上位機、控制器模塊、制動組模塊和傳動組模塊；
2.根據權利要求1所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，制動組模塊包括pip制動器、mcp制動器、軟管、固定件和指套；
3.根據權利要求2所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，制動器單元包括第二線纜、外殼、塞子、繞線管、線圈和密封件；
4.根據權利要求3所述的一種主被動結合的力反饋手套，其特征在于，傳動組模塊包括線盒、腕帶以及設置于線盒內部的傳動組單元，腕帶的兩端固定在線盒的兩側；
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳大鵬，倪浩君，高鵬，婁雋鋮，申連順，劉佳，宋愛國，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。