[发明专利]一种交互式数据手套

摘要

本发明涉及一种交互式数据手套，属于人机交互设备技术领域。该交互式数据手套包括用于采集人手每个关节的三维角速度、三维加速度以及三维磁矢量的9轴惯性传感器，用于采集接触力的触觉传感器，用于反馈力情况的压电式触觉驱动器，实时处理三类传感器信息的微处理器，用于数据传输的无线传输模块，用于显示虚拟手模型和交互处理的主控端。本数据手套系统适应力强，穿戴方便，能实时、完整、快速地手掌和每个手指的运动信息、触觉信息，并能实现力交互，可以远距离传输并直观显示，能应用于人机交互、遥操作、上肢康复监测等多种领域。

主权项

一种交互式数据手套，其特征在于该手套包括：十六个9轴惯性传感器，用于测量手掌和手指关节的三维角速度、三维加速度以及三维磁矢量，十六个9轴惯性传感器分为五组，其中，第一组由四个9轴惯性传感器相互串联而成，四个9轴惯性传感器分别安装在手套背面的中指三个关节和手背上；第二组、第三组、第四组和第五组分别由三个9轴惯性传感器相互串联而成，四组的三个9轴惯性传感器分别安装在手套背面的大拇指、食指、无名指和小拇指的三个关节上，十六个9轴惯性传感器探测得到的三维加速度、三维角速度和三维磁矢量通过信号线发送至微处理器，以获得手掌和手指关节的运动信息；五个触觉传感器，用于测量手指表面操作的手指表面操作压力值，五个触觉传感器分别安装在手套正面的每个指尖面上，五个触觉传感器探测得到的手指表面操作压力值通过信号线发送给微处理器；五个压电式触觉驱动器，用于接收微处理器反馈的控制信号，使压电式触觉驱动器实现振动，五个压电式触觉驱动器分别固定在手套的每个指尖端，用于反馈虚拟力的情况；微处理器，用于接收十六个9轴惯性传感器的三维角速度、三维加速度、三维磁矢量和五个触觉传感器的压力值，实时计算各手指关节和手掌的姿态、速度和位置，以及手指的触觉压力，同时实时把中央处理器解算的虚拟力转化为压电式触觉驱动器的反馈信号，微处理器穿戴在手臂上；无线传输模块，用于将上述微处理器计算得到各手指关节和手掌的姿态、速度和位置通过无线方式发送到中央处理器，同时中央处理器的虚拟力指令通过无线方式发给微处理器；电源，用于为9轴惯性传感器、触觉传感器、压电式触觉驱动器、微处理器和无线传输模块供电，电源穿戴在手臂上；中央处理器，用于通过无线传输模块接收微处理器计算得到的传感信息，实时驱动虚拟模仿人手模型，将虚拟模仿人手模型产生的虚拟力反馈给压电式触觉驱动器，作为压电式触觉驱动器的指令流。