申请/专利权人：浙江工贸职业技术学院

申请日：2019-02-26

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN109710082B

主分类号：G06F3/01

分类号：G06F3/01

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：本发明公开一种数据手套，包括用于套设在手掌部的手掌基架以及套设在手指部的手指检测机构，手指检测机构包括拇指、食指、中指、名指检测机构以及小指检测机构，手指检测机构均包括分别佩戴在三个指节手背的传感器以及设置在三个传感器之间的两个应变片传感器，该应变片传感器用于贴合指关节，设置在三个指节上的传感器包括设置远节指骨的第一陀螺仪传感器、设置在近节指骨的第二陀螺仪传感器以及设置在中节指骨的第三陀螺仪传感器，食指检测机构、中指检测机构、无名指检测机构以及小指检测机构的近节指骨端均与手掌基架之间设置有弯曲度传感条，该弯曲度传感条用于贴合指关节,方便根据不同手型进行调整，使得采集的指节动作数据较为精准。

主权项：1.一种数据手套，其特征在于：包括用于套设在手掌部的手掌基架1以及套设在手指部的手指检测机构2，所述手指检测机构2包括拇指检测机构3、食指检测机构4、中指检测机构5，无名指检测机构6以及小指检测机构7，所述手指检测机构2均包括分别佩戴在三个指节手背方向上的传感器以及设置在三个传感器之间的两个应变片传感器8，该应变片传感器8用于贴合指关节，设置在三个指节上的传感器包括设置远节指骨的第一陀螺仪传感器9、设置在近节指骨的第二陀螺仪传感器10以及设置在中节指骨的第三陀螺仪传感器11，所述食指检测机构4、中指检测机构5、无名指检测机构6以及小指检测机构7的近节指骨端均与手掌基架1之间设置有弯曲度传感条12，该弯曲度传感条12用于贴合指关节；手掌基架1位置安装有处理器，该处理器设置在柔性电路板上，设置在指关节处的应变片传感器8和弯曲度传感器以及指节处的陀螺仪传感器均与柔性电路板连接；所述手指检测机构2还包括佩戴装置13，佩戴在指节上的三个传感器与佩戴装置13固定连接，所述佩戴装置13为扣环结构，所述应变片传感器8两端设置有第一弹性牵引绳14，所述佩戴装置13内设置有第一卷收装置15，该第一卷收装置15与第一弹性牵引绳14连接，并用于卷收第一弹性牵引绳14。

全文数据：一种数据手套技术领域本发明涉及智能机械设备数据采集装置领域，具体涉及到一种数据手套。背景技术灵巧手可以模拟人手操作，在深海探测、战场排雷、核料搬运以及航天设备检修等高危环境中有重大的应用前景。然而，灵巧手所面临的工作环境具有高度复杂性和不可预测性，受到人工智能、自动控制和传感器等技术的限制，要其完全自主的处理这些复杂环境并且完成精确的操作，是一项极具挑战性且短期内难以实现的任务。灵巧手主从控制方法是通过人手直接控制灵巧手，用人脑的智慧直接决策灵巧手可能遇到的各种复杂环境，遥控灵巧手完成操作任务，是目前比较可行的方法。灵巧手运动的精确性、实时性和稳定性是衡量灵巧手主从控制方法的主要指标。目前人手指关节的运动数据主要通过外骨架机构、表面肌电信号和数据手套获取。灵巧手的驱动器主要有直流电机、伺服气缸和空气肌肉等。学者们正尝试通过灵巧手驱动器与人手指关节运动数据获取方法之间的不同组合，主从控制灵巧手运动，以期实现较好的运动精确、实时性和稳定性。相对于外骨架机构和表面肌电信号，数据手套能够比较精确地获取人手指关节的运动角度。但是现有的数据手套存在着装置结构固化，并不能适应不同佩戴者的手型，其采集的数据处在偏差，进而导致灵巧手与实际模拟人的动作存在偏差，而导致现有的灵巧手在执行一些需要高精准度的操作动作偏差度高。发明内容针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种数据手套，方便根据不同手型进行调整，使得采集的指节动作数据较为精准。为实现上述目的，本发明提供一种数据手套，包括用于套设在手掌部的手掌基架以及套设在手指部的手指检测机构，所述手指检测机构包括拇指检测机构、食指检测机构、中指检测机构，无名指检测机构以及小指检测机构，所述手指检测机构均包括分别佩戴在三个指节手背方向上的传感器以及设置在三个传感器之间的两个应变片传感器，该应变片传感器用于贴合指关节，设置在三个指节上的传感器包括设置远节指骨的第一陀螺仪传感器、设置在近节指骨的第二陀螺仪传感器以及设置在中节指骨的第三陀螺仪传感器，所述食指检测机构、中指检测机构、无名指检测机构以及小指检测机构的近节指骨端均与手掌基架之间设置有弯曲度传感条，该弯曲度传感条用于贴合指关节。作为本发明的进一步改进，所述手指检测机构还包括佩戴装置，佩戴在指节上的三个传感器与佩戴装置固定连接，所述佩戴装置为扣环结构，所述应变片传感器两端设置有第一弹性牵引绳，所述佩戴装置内设置有第一卷收装置，该第一卷收装置与第一弹性牵引绳连接，并用于卷收第一弹性牵引绳。作为本发明的进一步改进，所述佩戴装置包括铰接座以与铰接座相互铰接的两个半环，两个半环相互扣接形成开环状的指环，所述半环与铰接座设置有铰接轴，该半环通过铰接轴与铰接座相互连接，所述铰接轴上套设有扭簧，该扭簧保持半环具有一个向另一半环靠近的弹性扭力。作为本发明的进一步改进，所述手掌基架由四个支撑条和基座组成，四个支撑条用于分别定位手掌食指、中指、无名指以及小指的四条籽骨，四个所述支撑条远离近节指骨端与基座铰接，所述弯曲度传感条两端设置有第二弹性牵引绳，四个所述支撑条靠近近节指骨端设置有第二卷收装置，该第二卷收装置与第二弹性牵引绳连接，该第二弹性牵引绳用于卷收第二弹性牵引绳，所述基座设置有弹性扣板，该弹性扣板与基座相互铰接，该弹性扣板用于将基座夹持佩戴在掌背上。作为本发明的进一步改进，所述基座设置有锁定装置，该锁定装置用于锁定四个支撑条限制其转动，所述基座包括上底板和下底板，所述上底板和下底板之间均设置有四个安装槽，所述安装槽内设置有安装柱，所述支撑条一端设置有套环，该套环套接安装柱并与安装柱转动连接，所述上底板和下底板之间通过连接柱可拆卸连接，所述锁定装置设置在上底板上，该上底板对应安装槽位置设置有通孔，所述锁定装置设置有伸入通孔的限位件，该限位件限制套环转动。作为本发明的进一步改进，所述套环上端面设置有第一限位齿，所述限位件与套环相互抵触，该限位件与套环相互抵触一面设置有与第一限位齿啮合的第二限位齿。作为本发明的进一步改进，所述上底板设置有卡接槽，所述锁定装置限位设置在卡接槽内，所述锁定装置与上底板通过弹簧件弹性连接，该弹簧件保持锁定装置的限位件与套环相互抵触啮合。作为本发明的进一步改进，所述第一限位齿与第二限位齿呈斜纹设置。本发明提供的数据手套，通过在指节上设置陀螺仪传感器以及在指关节处设置应变片传感器和弯曲度传感条，陀螺仪传感器用以检测手指指节空间方向并且检测在空间三个方向上的角速度，以确定手指各个指节的空间坐标信息，通过数据反馈确定人手的精准姿势，加以应变片传感器的弯曲度传感条来确定手指的弯曲程度，用以辅助识别手指姿势，陀螺仪传感器以及应变片传感器之间通过软连接，在佩戴时，可以精准的将陀螺仪传感器佩戴在不同人手的指节中段，以及将应变片传感器贴合手指关节处设置，用以采取手运动的准确数据，消减个体差异带来的偏差。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为本发明佩戴装置的结构示意图；图3为本发明手掌基架的安装示意图。附图说明：1、手掌基架；2、手指检测机构；3、拇指检测机构；4、食指检测机构；5、中指检测机构；6、无名指检测机构；7、小指检测机构；8、应变片传感器；9、第一陀螺仪传感器；10、第二陀螺仪传感器；11、第三陀螺仪传感器；12、弯曲度传感条；13、佩戴装置；14、第一弹性牵引绳；15、第一卷收装置；16、铰接座；17、半环；18、扭簧；19、支撑条；20、基座；21、第二弹性牵引绳；22、第二卷收装置；23、弹性扣板；24、锁定装置；25、上底板；26、下底板；27、安装槽；28、安装柱；29、套环；30、通孔；31、限位件；32、第一限位齿；33、第二限位齿；34、卡接槽；35、弹簧件。具体实施方式下面将结合附图以及实施例和效果例对本发明做进一步的详述，而非限制本发明。如图1-3所示，一种数据手套，包括用于套设在手掌部的手掌基架1以及套设在手指部的手指检测机构2，所述手指检测机构2包括拇指检测机构3、食指检测机构4、中指检测机构5，无名指检测机构6以及小指检测机构7，所述手指检测机构2均包括分别佩戴在三个指节手背方向上的传感器以及设置在三个传感器之间的两个应变片传感器8，该应变片传感器8用于贴合指关节，该应变片传感器8在人手手指发生弯曲动作时发生拉伸或者收缩，应变片传感器8接收到电阻信号值的变化，以监测手指运动动作，设置在三个指节上的传感器包括设置远节指骨的第一陀螺仪传感器9、设置在近节指骨的第二陀螺仪传感器10以及设置在中节指骨的第三陀螺仪传感器11，所述食指检测机构4、中指检测机构5、无名指检测机构6以及小指检测机构7的近节指骨端均与手掌基架1之间设置有弯曲度传感条12，该弯曲度传感条12用于贴合指关节；手掌基架1位置安装有处理器，该处理器包括设置有柔性电路板，设置在指关节处的应变片传感器8和弯曲度传感器以及指节处的陀螺仪传感器均与柔性电路板连接，数据手套可以包括有弹性手套，该弹性手套贴合手部肌肤，该弹性手套优选采用硅胶或橡胶材质，使其表面具有一定的摩擦力，手指检测机构2和手掌基架1在佩戴时，套接在弹性手套上，方便滑移，并且在定位后不容易发生移位。通过在指节上设置陀螺仪传感器以及在指关节处设置应变片传感器8和弯曲度传感条12，陀螺仪传感器用以检测手指指节空间方向并且检测在空间三个方向上的角速度，以确定手指各个指节的空间坐标信息，通过数据反馈确定人手的精准姿势，加以应变片传感器8的弯曲度传感条12来确定手指的弯曲程度，用以辅助识别手指姿势，陀螺仪传感器以及应变片传感器8之间通过软连接，在佩戴时，可以精准的将陀螺仪传感器佩戴在不同人手的指节中段，以及将应变片传感器8贴合手指关节处设置，用以采取手运动的准确数据，消减个体差异带来的偏差。作为改进的一种具体实施方式，所述手指检测机构2还包括佩戴装置13，佩戴在指节上的三个传感器与佩戴装置13固定连接，所述佩戴装置13为扣环结构，扣环结构可以选择采用弹性材质的扣环或者关节式连接的扣环结构，通过设置扣环结构使得佩戴装置13适应不同指围的人，并且在人手动作时不妨碍人手执行动作，其中设置在拇指近节指骨的佩戴装置13可以为粘附结构，用以将第二陀螺仪传感器10粘附在拇指近节指骨的中间位置，所述应变片传感器8两端设置有第一弹性牵引绳14，所述佩戴装置13内设置有第一卷收装置15，该第一卷收装置15与第一弹性牵引绳14连接，并用于卷收第一弹性牵引绳14，通过设置卷收装置，保持应变片传感器8始终贴附在指关节处。作为改进的一种具体实施方式，所述佩戴装置13包括铰接座16以及与铰接座16相互铰接的两个半环17，两个半环17相互扣接形成开环状的指环，所述半环17与铰接座16设置有铰接轴，该半环17通过铰接轴与铰接座16相互连接，所述铰接轴上套设有扭簧18，该扭簧18保持半环17具有一个向另一半环17靠近的弹性扭力，佩戴装置13结构简单，其铰接座16的与手指贴合面设置为弯曲面，并且其铰接座16的宽度小于等于1厘米，优选的半环17内侧面内设置有防滑胶条，增加与弹性手套的摩擦力。作为改进的一种具体实施方式，所述手掌基架1由四个支撑条19和基座20组成，四个支撑条19用于分别定位手掌食指、中指、无名指以及小指的四条籽骨，四个所述支撑条19远离近节指骨端与基座20铰接，所述弯曲度传感条12两端设置有第二弹性牵引绳21，四个所述支撑条19靠近近节指骨端设置有第二卷收装置22，该第二卷收装置22与第二弹性牵引绳21连接，该第二弹性牵引绳21用于卷收第二弹性牵引绳21，所述基座20设置有弹性扣板23，该弹性扣板23与基座20相互铰接，该弹性扣板23用于将基座20夹持佩戴在掌背上，通过将手掌基架1设置为四个支撑条19，弯曲度传感条12与四个支撑条19相互连接，其支撑条19在佩戴时可以通过调节与籽骨方向相互吻合，以精准定位弯曲度传感条12的方位，使得准确判断手指弯曲方向和角度，同样通过设置卷收装置使得弯曲度传感条12贴合手指关节。作为改进的一种具体实施方式，所述基座20设置有锁定装置24，该锁定装置24用于锁定四个支撑条19限制其转动，所述基座20包括上底板25和下底板26，所述上底板25和下底板26之间均设置有四个安装槽27，所述安装槽27内设置有安装柱28，所述支撑条19一端设置有套环29，该套环29套接安装柱28并与安装柱28转动连接，所述上底板25和下底板26之间通过连接柱可拆卸连接，连接柱可以是螺栓，上底板25和下底板26通过螺栓螺纹连接，连接柱的另外一种实施方式为，连接柱端部设置卡块，下底板26上设置有侧向贯通的卡槽，所述卡槽供卡块滑移，其卡槽呈倾斜状，使得卡块向内滑移时上底板25与下底板26相互靠近，所述锁定装置24设置在上底板25上，该上底板25对应安装槽27位置设置有通孔30，所述锁定装置24设置有伸入通孔30的限位件31，该限位件31限制套环29转动，限位件31通过与套环29抵触摩擦，限制套环29转动，以定位调整之后支撑条19的位置。作为改进的一种具体实施方式，所述套环29上端面设置有第一限位齿32，所述限位件31与套环29相互抵触，该限位件31与套环29相互抵触一面设置有与第一限位齿32啮合的第二限位齿33，通过设置第一限位齿32和第二限位齿33，相互抵触啮合时限制转动。作为改进的一种具体实施方式，所述上底板25设置有卡接槽34，所述锁定装置24限位设置在卡接槽34内，所述锁定装置24与上底板25通过弹簧件35弹性连接，该弹簧件35保持锁定装置24的限位件31与套环29相互抵触啮合，在需要调节支撑条19时，将锁定装置24向上提起，限位件31与套环29解除限制，进而调节支撑条19的角度。作为改进的一种具体实施方式，所述第一限位齿32与第二限位齿33呈斜纹设置。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种数据手套，其特征在于：包括用于套设在手掌部的手掌基架1以及套设在手指部的手指检测机构2，所述手指检测机构2包括拇指检测机构3、食指检测机构4、中指检测机构5，无名指检测机构6以及小指检测机构7，所述手指检测机构2均包括分别佩戴在三个指节手背方向上的传感器以及设置在三个传感器之间的两个应变片传感器8，该应变片传感器8用于贴合指关节，设置在三个指节上的传感器包括设置远节指骨的第一陀螺仪传感器9、设置在近节指骨的第二陀螺仪传感器10以及设置在中节指骨的第三陀螺仪传感器11，所述食指检测机构4、中指检测机构5、无名指检测机构6以及小指检测机构7的近节指骨端均与手掌基架1之间设置有弯曲度传感条12，该弯曲度传感条12用于贴合指关节。2.权利要求1所述的一种数据手套，其特征在于，所述手指检测机构2还包括佩戴装置13，佩戴在指节上的三个传感器与佩戴装置13固定连接，所述佩戴装置13为扣环结构，所述应变片传感器8两端设置有第一弹性牵引绳14，所述佩戴装置13内设置有第一卷收装置15，该第一卷收装置15与第一弹性牵引绳14连接，并用于卷收第一弹性牵引绳14。3.权利要求2所述的一种数据手套，其特征在于，所述佩戴装置13包括铰接座16以及与铰接座16相互铰接的两个半环17，两个半环17相互扣接形成开环状的指环，所述半环17与铰接座16设置有铰接轴，该半环17通过铰接轴与铰接座16相互连接，所述铰接轴上套设有扭簧18，该扭簧18保持半环17具有一个向另一半环17靠近的弹性扭力。4.权利要求1或2或3所述的一种数据手套，其特征在于，所述手掌基架1由四个支撑条19和基座20组成，四个支撑条19用于分别定位手掌食指、中指、无名指以及小指的四条籽骨，四个所述支撑条19远离近节指骨端与基座20铰接，所述弯曲度传感条12两端设置有第二弹性牵引绳21，四个所述支撑条19靠近近节指骨端设置有第二卷收装置22，该第二卷收装置22与第二弹性牵引绳21连接，该第二弹性牵引绳21用于卷收第二弹性牵引绳21，所述基座20设置有弹性扣板23，该弹性扣板23与基座20相互铰接，该弹性扣板23用于将基座20夹持佩戴在掌背上。5.权利要求4所述的一种数据手套，其特征在于，所述基座20设置有锁定装置24，该锁定装置24用于锁定四个支撑条19限制其转动，所述基座20包括上底板25和下底板26，所述上底板25和下底板26之间均设置有四个安装槽27，所述安装槽27内设置有安装柱28，所述支撑条19一端设置有套环29，该套环29套接安装柱28并与安装柱28转动连接，所述上底板25和下底板26之间通过连接柱可拆卸连接，所述锁定装置24设置在上底板25上，该上底板25对应安装槽27位置设置有通孔30，所述锁定装置24设置有伸入通孔30的限位件31，该限位件31限制套环29转动。6.权利要求5所述的一种数据手套，其特征在于，所述套环29上端面设置有第一限位齿32，所述限位件31与套环29相互抵触，该限位件31与套环29相互抵触一面设置有与第一限位齿32啮合的第二限位齿33。7.权利要求6所述的一种数据手套，其特征在于，所述上底板25设置有卡接槽34，所述锁定装置24限位设置在卡接槽34内，所述锁定装置24与上底板25通过弹簧件35弹性连接，该弹簧件35保持锁定装置24的限位件31与套环29相互抵触啮合。8.权利要求7所述的一种数据手套，其特征在于，所述第一限位齿32与第二限位齿33呈斜纹设置。

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