[发明专利]一种外附支架、全自由度自适应数据手套及其数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械电子领域，尤其涉及一种外附支架、全自由度自适应数据手套及其数据处理方法。

背景技术

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品如Cyberglove已经能够通过弯曲电阻制成的弯曲传感器检测手指特定关节的弯曲。数据手套的技术含量在于其所能测量手指自由度的数量，能够测量的自由度越多，相应技术含量也就越高。如授权公告号为CN 204868848 U的实用新型专利中仅采用了5个弯曲电阻制成了5个弯曲传感器，仅有5个自由度。而如Cyberglove这种较为前沿的产品已经开发至15个自由度（测量手指关节角度）。以上所述的数据手套均以弯曲电阻为核心材料，制成弯曲传感器，从而测量手指各关节的角度。弯曲电阻是一种长条状的电阻，弯曲时其阻值会随弯曲角度而成线性变化，特别适合用于测量弧形关节的角度，但其缺点在于制造成本昂贵，且体积较大，不宜测量多轴角度。

发明内容

针对背景技术及现有设计的不足之处，本发明旨在发明一种外附支架、全自由度自适应数据手套、及其数据处理方法。

本发明提供一种外附支架，其特征在于，所述外附支架包含拇指外附支架、食指外附支架、中指外附支架、无名指外附支架、小指外附支架；

无名指与中指的手背部分使用柔性连接片进行连接；食指和中指采用一体化模块设计，无名指与小指的手背部分采用螺丝固定；

各手指外附支架上包含至少一个关节连接点，各关节点采用轴承相连，在各关节处内置有一个微型电位器，微型电位器通过一块细小的铝片与外部同心支架相连。

优选的，微型电位器与控制器相连，或者通过多路复用器与控制器相连，将手指关节处的弯曲角度转化为电位器两端的电压信号，再利用控制器根据电压信号反演计算出实际弯曲角度。

优选的，所述外附支架的各手指外附支架上，在指背侧还设置有凹槽，用于安装复位弹簧，该复位弹簧被配置用于在手指伸直的过程中将数据手套各关节拉回原位，从而为下一次弯曲做好准备。

优选的，拇指外附支架具有4通道模拟信号输入，食指外附支架具有3通道模拟信号输入，中指外附支架具有3通道模拟信号输入，无名指外附支架具有3通道模拟信号输入，小指外附支架具有3通道模拟信号输入。

优选的，拇指尖端有两个自由度，占用两个个通道的模拟信号输入，拇指与手掌的连接部分有两个自由度，占用两个通道的模拟信号输入，拇指与手掌连接的这两个自由度分别测量整个拇指与手掌的纵向相对角度和整个拇指与手掌的横向相对角度；

食指尖端有一个自由度，占用一个通道的模拟信号输入，食指与手掌的连接部分有两个自由度，占用两个通道的模拟信号输入，食指与手掌连接的这两个自由度分别测量整个食指与手掌的纵向相对角度和整个食指与手掌的横向相对角度；

中指尖端有一个自由度，占用一个通道的模拟信号输入，中指与手掌的连接部分有两个自由度，占用两个通道的模拟信号输入，中指与手掌连接的这两个自由度分别测量整个中指与手掌的纵向相对角度和整个中指与手掌的横向相对角度；

无名指尖端有一个自由度，占用一个通道的模拟信号输入，无名指与手掌的连接部分有两个自由度，占用两个通道的模拟信号输入，无名指与手掌连接的这两个自由度分别测量整个无名指与手掌的纵向相对角度和整个无名指与手掌的横向相对角度；

小指尖端有一个自由度，占用一个通道的模拟信号输入，小指与手掌的连接部分有两个自由度，占用两个通道的模拟信号输入，小指与手掌连接的这两个自由度分别测量整个小指与手掌的纵向相对角度和整个小指与手掌的横向相对角度。

一种全自由度自适应数据手套，其特征在于，包含如前述外附支架、穿戴者配置的手套；

外附支架与手套贴合使用，在外附支架的底部设置有魔术贴，在穿戴者的手套上的相应位置也有与之契合的异极性魔术贴。

优选的，所述全自由度自适应数据手套还包括手掌弯曲电阻适配器，在手掌弯曲电阻适配器中，内置有弯曲电阻。

优选的，在所述手掌弯曲电阻适配器上采用柔性材料成形，其上设置有多个凹槽，通过多个凹槽缝合在手套内部；所述手掌弯曲电阻适配器的夹层细槽用于放置弯曲电阻，夹层平面与手掌平面相互平行。

优选的，所述手掌弯曲电阻适配器具有一定初始弧度，是为了诱导弯曲电阻始终往同一方向弯曲，增加数据可靠性。