[发明专利]一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置

说明书

本发明提出一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置，包括穿戴在手指远节指骨的指尖指套，穿戴在手指中节指骨的中节指套、穿戴在手指近节指骨的近节指套、具有弯曲弹性的外传动杆和内传动杆；所述外传动杆的一端固定在指尖指套上，另一端位于手背，并连接有一个向外传动杆施加推拉力的外驱动器；所述内传动杆的一端固定在指尖指套上，另一端位于手掌，并连接有一个向内传动杆施加推拉力的内驱动器；所述指尖指套设置有分别与外传动杆和内传动杆的端部相接的第一触点式压力传感器和第二触点式压力传感器，所述指尖指套与指腹接触部位的内壁设置有薄膜式压力传感器。本发明构造轻巧，穿戴方便，手指可灵活活动，交互自然，为手指提供力触觉反馈信息。

技术领域

本发明属于可穿戴式手指力触觉反馈设计领域，具体涉及一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置。

背景技术

力触觉反馈装置是用于在人机交互中提供双向交互能力的装置，可以为体验者提供交互过程中的触觉与力觉信息，大大提高体验者在虚拟环境中的沉浸感和真实感。力触觉反馈技术在众多领域均具有应用价值，比如在医疗康复领域，力触觉反馈装置可应用于癌症肿瘤模拟器的研究，提高医生的确诊能力与手术能力，在航空航天领域，则可以在练习中设计必要的反馈机制，以提高仿真训练的真实性。

传统的力触觉反馈装置多为桌面固定式，体验者用手抓住装置的末端执行器，与虚拟环境中的物体进行单点接触，从而获得力觉反馈，这是一种约束手部动作的交互形式。为了追求自然舒适的人机交互体验，可穿戴式力触觉反馈技术的相关研究便应运而生。可穿戴式力触觉反馈装置常常穿戴于操作者肢体上(如手指、手臂等)，对肢体运动影响较小，具有小型轻便、交互自然的特点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置，构造轻巧，穿戴方便，手指可灵活活动，交互自然，为手指提供力触觉反馈信息。

技术方案：本发明提出一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置，包括穿戴在手指远节指骨的指尖指套，穿戴在手指中节指骨的中节指套、穿戴在手指近节指骨的近节指套、设置在手指指背上的具有弯曲弹性的外传动杆和设置在手指指腹上的具有弯曲弹性的内传动杆；所述外传动杆的一端固定在指尖指套上，并依次贯穿通过中节指套和近节指套的指背侧，所述外传动杆的另一端位于手背，并连接有一个向外传动杆施加推拉力的外驱动器；所述内传动杆的一端固定在指尖指套上，并依次贯穿通过中节指套和近节指套的指腹侧，所述内传动杆的另一端位于手掌，并连接有一个向内传动杆施加推拉力的内驱动器；所述指尖指套设置有与外传动杆的端部相接的第一触点式压力传感器，所述指尖指套设置有与内传动杆的端部相接的第二触点式压力传感器，所述指尖指套与指腹接触部位的内壁上设置有薄膜式压力传感器。

进一步，所述指尖指套的指背侧设置有指尖上凸台，所述指尖上凸台上设置有用于外传动杆穿入的通孔；所述指尖指套的指腹侧设置有指尖下凸台，所述指尖下凸台上设置有用于内传动杆穿入的通孔；

所述中节指套的指背侧设置有中节上凸台，所述中节上凸台上设置有用于外传动杆穿过的通孔；所述中节指套的指腹侧设置有中节下凸台，所述中节下凸台上设置有用于内传动杆穿入的通孔；

所述近节指套的指背侧设置有近节上凸台，所述近节上凸台上设置有用于外传动杆穿过的通孔；所述近节指套的指腹侧设置有近节下凸台，所述近节下凸台上设置有用于内传动杆穿入的通孔；

进一步，所述中节上凸台包括多个沿手指方向间隔排布的凸台节；所述中节下凸台包括多个沿手指方向间隔排布的凸台节；所述近节上凸台包括多个沿手指方向间隔排布的凸台节；所述近节下凸台包括多个沿手指方向间隔排布的凸台节。

进一步，所述指尖指套的指背侧与中节指套的指背侧之间设置有波纹状连接件；所述中节指套的指背侧与近节指套的指背侧之间设置有波纹状连接件。

进一步，所述指尖指套、中节指套和近节指套的指背侧设置有连接件槽口；所述波纹状连接件的两端粘接在连接件槽口内。