[发明专利]基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置

说明书

本发明涉及一种基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，包括模拟手掌、五个模拟手指，五个模拟手指的指根处分别通过传动轴与舵机活动连接；五个模拟手指的指节处分别具有一个自由度，模拟手指的指尖处分别活动连接一指套，指套上固设有震动片；模拟手掌具有空腔结构，模拟手掌上设置有与空腔联通的第一进气口，指套上设置有喷气口，五个模拟手指上均设置有导气管，导气管的一端与模拟手掌的空腔联通，导气管的另一端与喷气口联通。本发明是通过模拟手指限制手部的运动来显示压感，给佩戴者较为真实的触觉感受，同时，本发明利用气流涡旋和震动模拟人皮肤对触觉的感受，具有体积小，便于携带，模拟人体触觉真实的特点。

技术领域

本发明属于VR设备技术领域，具体涉及一种基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置。

背景技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，以下简称VR技术）是仿真技术的一个重要方向，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。其记录人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，再分别反馈到用户的五官，实现人机交互。

同时，伴随着VR技术的方兴未艾，增强现实技术（Augmented Reality,以下简称AR技术）也悄然孕育而生。其把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息,声音,味道,触觉等）通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。

目前的VR技术主要通过视觉和听觉提供浸入式体验，忽略了一大感官——触觉。作为人类五感之一，触觉是定位和感知外部的重要信息渠道；另一方面，鼠标键盘作为传统的与计算机交互方式并不适合VR和AR在三维空间的应用，手势和触觉相结合必然将成为新一代更自然的交互方式，能为用户提供多维度的新型交互。因此探究不同触压觉和空气涡旋以及振动的对应关系并以此开发出一套全新的、可应用于虚拟现实技术的触觉反馈设备具有重要的应用价值。

随着VR技术与AR技术的大规模普及，传统的交互方式已经无法满足新兴的显示方式，更加自然的触觉反馈以及手势操作将在未来大有前途。目前关于触觉反馈设备的研究大多还停留在实验室阶段，尚没有成熟的产品问世，触觉反馈仍然属于虚拟现实领域中的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有VR技术设备无触觉反馈、无模拟触觉体验的问题。

为此，本发明提供了基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，包括设置于人体手背上的模拟手掌、设置于人体五指上的五个模拟手指，所述模拟手掌上设有五个用于固定舵机的卡槽，五个所述模拟手指的指根处分别通过传动轴与舵机活动连接；

五个所述模拟手指的指节处分别具有一个自由度，五个所述模拟手指的指尖处分别活动连接一指套，所述指套套设于人体的手指上，所述指套上固设有震动片；

所述模拟手掌具有空腔结构，所述模拟手掌上设置有与空腔联通的第一进气口，所述指套上设置有喷气口，五个所述模拟手指上均设置有导气管，所述导气管的一端与所述模拟手掌的空腔联通，所述导气管的另一端与喷气口联通，模拟手掌、导气管、指套之间形成气流通道。

上述的基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，人体手心处对应位置还设置有气囊，所述气囊朝向人体手心的一面设置有多个出气口，所述气囊上还设置有第二进气口，所述第二进气口通过导气管与所述模拟手掌的空腔联通。

上述的基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，所述气囊上固设有震动片。

上述的基于振动和气动结合的触觉反馈外骨骼装置，所述喷气口位于指套的底端，所述喷气口为扁平的长方形。