受干擾，當(dāng)控制系統(tǒng)有力反饋信號(hào)時(shí)，則手掌基座102上的驅(qū)動(dòng)部件111啟動(dòng)，通過(guò)減速齒輪組60的配合對(duì)掌指關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)108在其運(yùn)動(dòng)方向上施加一個(gè)同向或反向的力，同時(shí)控制系統(tǒng)再根據(jù)孔座D內(nèi)的角度傳感器18檢測(cè)到的關(guān)節(jié)角度的變化，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法持續(xù)地輸出和修正驅(qū)動(dòng)力的大小，推動(dòng)或阻礙無(wú)名指的掌指關(guān)節(jié)(MP)外展或內(nèi)收運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)該關(guān)節(jié)的力反饋功能。
[0023]所述無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的指節(jié)基座53半包圍無(wú)名指中指節(jié)，其包圍結(jié)合處的橫截面為“C”形，開(kāi)口朝向手掌正面一側(cè)。所述無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109的搖臂19與無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109的指節(jié)基座53通過(guò)球頭20和球頭扣連桿21配合的球形鉸鏈連接。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:當(dāng)操作者無(wú)名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)做屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，依附于無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109跟隨一起運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)球頭扣連桿21帶動(dòng)無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的搖臂19轉(zhuǎn)動(dòng)，使得與搖臂19聯(lián)動(dòng)的角度傳感器18能測(cè)量出操作者無(wú)名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)屈伸的角度和狀態(tài)，當(dāng)控制系統(tǒng)無(wú)力反饋信號(hào)時(shí)，則無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的驅(qū)動(dòng)部件111無(wú)動(dòng)作，操作者無(wú)名指的中指節(jié)可繞無(wú)名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)轉(zhuǎn)動(dòng)不受干擾，當(dāng)控制系統(tǒng)有力反饋信號(hào)時(shí)，則無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的驅(qū)動(dòng)部件111啟動(dòng)，通過(guò)減速齒輪組60的配合對(duì)搖臂19在其運(yùn)動(dòng)方向上施加一個(gè)同向或反向的力，同時(shí)控制系統(tǒng)再根據(jù)與搖臂19聯(lián)動(dòng)的角度傳感器18檢測(cè)到的關(guān)節(jié)角度的變化，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法持續(xù)地輸出和修正驅(qū)動(dòng)力的大小，推動(dòng)或阻礙無(wú)名指的近端指間關(guān)節(jié)(PIP)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)該關(guān)節(jié)的力反饋功能。
[0024]所述無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座12固定于人手無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)部位,所述無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座12的一端為包圍無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)的柱形，另一端為半球形，整個(gè)基座的縱截面為“U”形，開(kāi)口朝向無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP)，在該基座位于無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)背面的位置設(shè)有一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面。所述無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109的搖臂19與無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座12通過(guò)球頭20和球頭扣連桿21配合的球形鉸鏈連接。動(dòng)作實(shí)施過(guò)程:當(dāng)操作者無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP)做屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，依附于無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)上的無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座12跟隨一起運(yùn)動(dòng),并通過(guò)球頭扣連桿21帶動(dòng)無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的搖臂19轉(zhuǎn)動(dòng)，使得與搖臂19聯(lián)動(dòng)的角度傳感器18能測(cè)量出操作者無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP)屈伸的角度和狀態(tài)，當(dāng)控制系統(tǒng)無(wú)力反饋信號(hào)時(shí)，則無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的驅(qū)動(dòng)部件111無(wú)動(dòng)作，操作者無(wú)名指的遠(yuǎn)指節(jié)可繞無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP)轉(zhuǎn)動(dòng)不受干擾，當(dāng)控制系統(tǒng)有力反饋信號(hào)時(shí)，則無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)109上的驅(qū)動(dòng)部件111啟動(dòng)，通過(guò)減速齒輪組60的配合對(duì)搖臂19在其運(yùn)動(dòng)方向上施加一個(gè)同向或反向的力，同時(shí)控制系統(tǒng)再根據(jù)與搖臂19聯(lián)動(dòng)的角度傳感器18檢測(cè)到的關(guān)節(jié)角度的變化，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法持續(xù)地輸出和修正驅(qū)動(dòng)力的大小，推動(dòng)或阻礙無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)該關(guān)節(jié)的力反饋功能。
[0025]作為本發(fā)明的另一實(shí)例，也可以用其他傳感器代替角度傳感器，同樣可以起到檢測(cè)無(wú)名指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)的目的，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0026]作為本發(fā)明的又一實(shí)例，也可以讓固接有傳動(dòng)齒輪的微型驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替驅(qū)動(dòng)部件111，直接驅(qū)動(dòng)減速齒輪組60或關(guān)節(jié)，省去離合器環(huán)節(jié)，同樣可以對(duì)關(guān)節(jié)起到施加力的作用，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0027]在不使本發(fā)明的原理受到損害的情況下，上述構(gòu)成的細(xì)節(jié)和【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是當(dāng)做例子和圖示的東西，它可以不脫離本發(fā)明的范圍而廣泛改變，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)名指力反饋裝置，用于與計(jì)算機(jī)、機(jī)械手交互作用的裝置，由無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座(12)，關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)，掌指關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(108)和手掌基座(102)組成； 其特征在于: 該裝置固定在操作者手指上； 無(wú)名指力反饋裝置在檢測(cè)手指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)的同時(shí)可根據(jù)需要對(duì)其施加力的作用實(shí)現(xiàn)力反饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)名指力反饋裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)部件(111)包括微型電機(jī)(40)和離合器，所述離合器由離合器摩擦片(41)、摩擦片滑桿(42)、回位拉簧(43)、離合器蓋(44)組成，摩擦片滑桿(42)與微型電機(jī)(40)的軸固接，兩片離合器摩擦片(41)分別套入摩擦片滑桿(42)兩端，兩片離合器摩擦片(41)之間連接有回位拉簧(43)，離合器蓋(44)套入微型電機(jī)(40)的軸，離合器蓋(44)與微型電機(jī)(40)的軸之間為滑動(dòng)接觸，離合器蓋(44)上設(shè)有傳動(dòng)齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)名指力反饋裝置，其特征在于:所述掌指關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(108)包括驅(qū)動(dòng)部件(111)、搖臂(27)、掌指關(guān)節(jié)基座(29)、螺釘(24、35、36)、軸承(23、39)、連桿(38)、齒輪箱蓋(50)、齒輪(59)、減速齒輪組￠0)和兩個(gè)角度傳感器(18);掌指關(guān)節(jié)基座(29)底部?jī)?nèi)嵌軸承(39)并與一個(gè)角度傳感器(18)的軸通過(guò)螺釘(36)固接，所述掌指關(guān)節(jié)基座(29)可繞角度傳感器(18)的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，掌指關(guān)節(jié)基座(29)下部外緣設(shè)有齒輪(59)，齒輪(59)的軸心與底部的角度傳感器(18)的軸心重合，另一個(gè)角度傳感器(18)通過(guò)螺釘(35)固定于掌指關(guān)節(jié)基座(29)的孔座(L)內(nèi)，并與內(nèi)嵌軸承(23)的搖臂(27)通過(guò)螺釘(36)固接，搖臂(27)上的齒輪通過(guò)減速齒輪組￠0)的配合與驅(qū)動(dòng)部件(111)的齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)部件(111)安裝在掌指關(guān)節(jié)基座(29)上，搖臂(27)另一端與連桿(38)通過(guò)螺釘(24)鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)名指力反饋裝置，其特征在于:所述關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)包括驅(qū)動(dòng)部件(111)、減速齒輪組(60)、角度傳感器(18)、搖臂(19)、螺釘(35、36)、齒輪箱蓋(51、52)和指節(jié)基座(53);所述關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)上的指節(jié)基座(53)設(shè)有一個(gè)孔座(M)和一排用于螺釘(24)的安裝孔(Q)，角度傳感器(18)通過(guò)螺釘(36)固定在指節(jié)基座(53)的孔座(M)內(nèi)并與搖臂(19)通過(guò)螺釘(35)固接，搖臂(19)上齒輪的軸心與搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)的軸心重合，搖臂(19)的齒輪通過(guò)減速齒輪組￠0)的配合與驅(qū)動(dòng)部件(111)的齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)部件(111)安裝在指節(jié)基座(53)上，搖臂(19)另一端固接球頭(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)名指力反饋裝置，其特征在于:關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)上的指節(jié)基座(53)分別半包圍無(wú)名指近指節(jié)和中指節(jié)，其包圍結(jié)合處的橫截面為“C”形，開(kāi)口朝向手掌正面一側(cè)，掌指關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(108)的連桿(38)通過(guò)螺釘(24)與無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)鉸接于安裝孔(Q)處，掌指關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(108)底部的角度傳感器(18)固定在手掌基座(102)的孔座⑶內(nèi)，其外緣齒輪(59)通過(guò)減速齒輪組￠0)的配合與安裝在手掌基座(102)上的驅(qū)動(dòng)部件(111)的齒輪嚙合，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪箱蓋(55)固定；無(wú)名指近指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)的搖臂(19)通過(guò)球頭扣連桿(21)與無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)安裝孔(Q)上的球頭(20)鉸接；無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座(12)固定于人手的無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)部位，無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座(12)的一端為包圍無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)的柱形，另一端為半球形，整個(gè)基座的縱截面為“U”形，開(kāi)口朝向無(wú)名指的遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)DIP,在無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座(12)上位于無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)背面的位置設(shè)有一搖臂，搖臂垂直于所在的指節(jié)背面，無(wú)名指中指節(jié)部位的關(guān)節(jié)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(109)的搖臂(19)與無(wú)名指遠(yuǎn)指節(jié)基座(12)通過(guò)球頭(20)和球頭扣連桿(21)配合的球形鉸鏈連接。
【專(zhuān)利摘要】無(wú)名指力反饋裝置，它涉及了一種檢測(cè)人手手指運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并具有反饋從手相應(yīng)的手指關(guān)節(jié)所受的力的裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的力反饋裝置關(guān)節(jié)測(cè)量機(jī)構(gòu)與力反饋機(jī)構(gòu)分離，系統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)臃腫，維護(hù)困難，且不能實(shí)現(xiàn)雙向主動(dòng)驅(qū)動(dòng)及價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，將關(guān)節(jié)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和力反饋機(jī)構(gòu)集成于一體，并采用獨(dú)特的連接方式和巧妙的關(guān)節(jié)測(cè)量點(diǎn)布局，使操作者在使用該設(shè)備時(shí)，被檢測(cè)的手指能保持最大程度的靈活，且運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能被精確檢測(cè)到，使被控制的從手相應(yīng)的手指關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)應(yīng)的手指關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，并能將從手在具體的工作環(huán)境中的受力情況反饋給操作者，以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場(chǎng)感。
【IPC分類(lèi)】B25J13-08, B25J13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104626160
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310549824
【發(fā)明人】蘇茂
【申請(qǐng)人】蘇茂
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月8日