[发明专利]数据手套拇指远端关节检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测人手手指运动状态，并具有双向反馈力的作用的数据手套。

背景技术

由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种 性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中 工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人 执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求， 而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个手指的多个关节一起协调运动，以实现特 定功能，这就需用到数据手套，而具有力反馈功能的数据手套是对机器人的机械手实施遥操 作的最有效装置，它通过测量操作者手指各个指节的位置信息作为控制指令控制机械手的手 指跟踪人手手指运动，并能将机械手各个关节在运动过程中的受力情况在数据手套上模拟出 来，作用在操作者的手上，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟仿真技术不断发 展，其主要的交互设备就是力反馈数据手套，例如在一个由计算机虚拟的场景里，控制一双 虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有游戏、3D动画制作等都需要用到力反馈数据手套，但目 前市场上的力反馈数据手套系统复杂，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的力反馈数据手套价格昂贵、系统复杂、维护困难等缺点， 提出了一种将外置电位器和关节双向主动驱动装置结合为一体，在检测人手关节运动信息 的同时也将反馈回来的力觉信息转化成力或力矩直接作用于人手的方法，极大简化了复杂 的力反馈数据手套系统。本发明是用于与计算机、机械手交互作用的装置，由拇指近指节 基座、拇指远指节基座和驱动部件组成；该装置通过穿戴的方式固定在操作者手上；拇指 近指节基座固定于人手的拇指近指节部位，拇指远指节基座固定于人手的拇指远指节部位， 拇指近指节基座和拇指远指节基座通过连杆铰接，铰接处安装有驱动部件；数据手套拇指 远端关节检测装置在检测手指关节运动的角度和状态的同时可根据需要对其施加力的作用 实现力反馈控制。本发明在关节的驱动部件里加入了离合装置，当系统有力反馈信号时， 驱动电机连接被驱动的关节，并对关节施加力的作用，当系统没有力反馈信号时，驱动电 机断开被驱动关节的连接，减少和降低了关节运动的阻力，使关节的运动更加顺畅。本发 明检测关节运动的角度由设置在装置上相应的电位器通过相应的数学算法测量，被检测的 关节在其运动方向或复杂运动的分解方向上都设置有独立的驱动部件，每一个驱动部件又 与被检测的关节上相应的电位器配合工作形成闭环控制，以实现力反馈控制并提高其精确 性。本发明可以精确、灵敏地检测出相应的手指关节运动的角度和状态，并对被检测的关 节具有双向力反馈功能，使用简单，穿戴方便，容易维护，并可极大降低力反馈数据手套 的成本。

附图说明

图1是数据手套拇指远端关节检测装置的轴侧图。

图2是数据手套拇指远端关节检测装置的结构示意图。

图3是驱动部件111的轴测图及结构示意图。

具体实施方式

本发明主要零部件：

111.驱动部件3.拇指远指节基座4.拇指近指节基座

18.电位器40.电机41.离合装置摩擦片

42.摩擦片滑杆43.回位拉簧44.离合装置盖

60.减速齿轮组

具体实施方式一：图3所示，所述数据手套拇指远端关节检测装置，包括驱动部件111， 所述驱动部件111包括电机40和离合装置，所述离合装置由离合装置摩擦片41、摩擦片滑 杆42、回位拉簧43、离合装置盖44组成，摩擦片滑杆42与电机40的轴固接，两片离合装 置摩擦片41分别套入摩擦片滑杆42两端，两片离合装置摩擦片41之间连接有回位拉簧43， 离合装置盖44套入电机40的轴，离合装置盖44与电机40的轴之间为滑动接触，离合装置 盖44上设有传动齿轮。动作实施过程：当电机40转速高于一定值时，两片离合装置摩擦片 41克服回位拉簧43的拉力分别向摩擦片滑杆42的两末端滑动并与离合装置盖44的内壁接 触，对离合装置盖44产生摩擦力，带动离合装置盖44转动；当电机40转速低于一定值时， 两片离合装置摩擦片41在回位拉簧43的作用下向轴心方向滑动，与离合装置盖44的内壁分 离，切断离合装置盖44与电机40的连接。