一种基于气动人工肌肉的力反馈数据手套
2020-01-08

一种基于气动人工肌肉的力反馈数据手套

本发明提供的是一种基于气动人工肌肉的力反馈数据手套。它包括带在手上的测量机构和戴在小臂上的驱动器机构。测量机构包括角度测量和力测量。驱动机构由气动人工肌肉和制动气囊组成的。本发明采用外骨架结构,在保证手自然运动的情况下,测量手指关节的弯曲角度,手指的运动空间不会受到影响。气动人工肌肉有输出力/自重比高,安装简单,可弯曲,柔性,安全,动作平滑,运动更接近于自然生物运动等优点,因此采用人工肌肉作为力反馈数据手套的执行器是目前比较理想的可以模仿生物肌肉的一种驱动器。力反馈数据手套的质量轻,增加佩戴的舒适性。可以应用于虚拟制造和装配、机器人遥操作等需要对手提供力反馈的虚拟现实应用系统中。

这时制动气囊通过气管2充气,胶管5膨胀与薄壁套管6接触,二者之间产生摩擦力使制动气嚢停止运动。制动气嚢停止运动后,向气动人工取肉9内充气,气功人工肌肉9产生收缩的趋势产生收缩力,经过拉条12传递到手指关节上,为了抵消气动人工肌肉9产生的收缩力,手指关节也像抓取实际物体时由手指上的肌肉产生相应大小的力,从而产生力反馈,使手指感知到力的存在。气动人工肌肉9内压力可以通过安装在底座19上的力传感器测量的力大小进行调解。当虛拟环境中的虚拟手与虛拟物体分开时,气动人工肌肉9放气后,气动人工肌肉的收缩力消失,制动气囊放气,手恢复到自然运动的状态。

这时制动气囊通过气管2充气,胶管5膨胀与薄壁套管6接触,二者之间产生摩擦力使制动气嚢停止运动。制动气嚢停止运动后,向气动人工取肉9内充气,气功人工肌肉9产生收缩的趋势产生收缩力,经过拉条12传递到手指关节上,为了抵消气动人工肌肉9产生的收缩力,手指关节也像抓取实际物体时由手指上的肌肉产生相应大小的力,从而产生力反馈,使手指感知到力的存在。气动人工肌肉9内压力可以通过安装在底座19上的力传感器测量的力大小进行调解。当虛拟环境中的虚拟手与虛拟物体分开时,气动人工肌肉9放气后,气动人工肌肉的收缩力消失,制动气囊放气,手恢复到自然运动的状态。

本发明的第二种实施方案是在上一实施方案的基础上,对应每一个手指的测量机构中包括4个关节底座,每两个关节底座之间连接有一对前后连杆,相对应的气动人工肌肉、制动系统、拉索和软轴各有3套。可以同时对一个手指的不同部位进行测试。

本发明的第二种实施方案是在上一实施方案的基础上,对应每一个手指的测量机构中包括4个关节底座,每两个关节底座之间连接有一对前后连杆,相对应的气动人工肌肉、制动系统、拉索和软轴各有3套。可以同时对一个手指的不同部位进行测试。

本发明具有的优点是采用外骨架结构,在保证手自然运动的情况下,测量手指关节的弯曲角度,手指的运动空间不会受到影响。气动人工肌肉有输出力/自重比高,安装简单,可弯曲,柔性,安全,动作平滑,运动更接近于自然生物运动等优点,因此采用人工肌肉作为力反馈数据手套的执行器是目前比较理想的可以模仿生物肌肉的一种驱动器。力反馈数据手套的质量轻,增加佩戴的舒适性。(四)、附图说明