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虚拟现实手套

阅读：1124发布：2020-09-11

IPRDB可以提供虚拟现实手套专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种虚拟现实手套，该手套包括：手套盖板，套设在手背上，包括第一端和第二端；指套，与手套盖板可转动连接，套设在手指上，第一端靠近指套；自适应弹性部件，包括第三端和第四端，第四端固定在靠近第二端的位置；非弹性部件，设置在指套上，包括第五端和第六端，第五端固定在指套上，能跟随指套同步运动；姿态采集模块，设置在靠近第一端的位置，分别与第三端和第六端连接，能将施加在非弹性部件上的作用力传递到自适应弹性部件，并采集其状态信息，以供控制器通过其状态信息判断手套的姿态。通过这种方式，本发明能够识别自身姿态，为提供真实的抓握体验提供技术支持，且结构简单，为减小手套的体积和重量提供技术支持。，下面是虚拟现实手套专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种虚拟现实手套，其特征在于，所述虚拟现实手套包括：

手套盖板，用于套设在手背上，其包括相对的第一端和第二端；

指套，与所述手套盖板可转动连接，用于套设在手指上，所述手套盖板的第一端是靠近所述指套的一端；

自适应弹性部件，包括相对的第三端和第四端，所述第四端固定在靠近所述手套盖板的第二端的位置；

非弹性部件，设置在所述指套上，其包括相对的第五端和第六端，所述第五端固定在所述指套上，所述非弹性部件能够跟随所述指套同步活动；

姿态采集模块，设置在靠近所述手套盖板的第一端的位置，分别与所述自适应弹性部件的第三端和所述非弹性部件的第六端连接，所述姿态采集模块能够将施加在所述非弹性部件上的作用力传递到所述自适应弹性部件，并能够采集所述自适应弹性部件的状态信息，以供控制器通过所述自适应弹性部件的状态信息判断所述虚拟现实手套的姿态；

其中，当所述姿态采集模块采集到所述自适应弹性部件处于自然长度的状态信息时，所述控制器能够判断出所述虚拟现实手套处于张开姿态，当所述姿态采集模块采集到所述自适应弹性部件处于拉伸长度的状态信息时，所述控制器能够判断出所述虚拟现实手套处于抓握姿态。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述虚拟现实手套还包括：手指姿态固定模块，用于根据所述控制器的固定指令控制所述非弹性部件保持当前位置，进而定位所述指套。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述虚拟现实手套还包括：空间位置感知模块，用于感知所述虚拟现实手套的空间位置；

压力传感器，设置在所述指套上，用于感知施加在所述指套上的压力大小；

其中，所述控制器通过所述虚拟现实手套的姿态、所述虚拟现实手套的空间位置、所述指套上的压力大小以及目标物的空间位置，能够判断出所述虚拟现实手套是否抓握到所述目标物；

其中，所述虚拟现实手套还包括：

模拟部件，用于执行所述控制器的模拟指令，使所述虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态；当所述控制器判断出抓握到所述目标物时，发送所述固定指令使所述手指姿态固定模块控制所述非弹性部件保持当前位置而定位所述指套，并同时发送所述模拟指令，所述模拟部件执行所述模拟指令，使所述虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态；

其中，所述虚拟现实手套还包括控制电路板，所述控制电路板与所述手套盖板固定连接，所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块均设置在所述控制电路板上；

其中，所述控制电路板上还设置有通信模块和电源管理模块；所述通信模块用于传输通信信号，所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块、所述压力传感器、所述模拟部件均通过所述通信模块与所述控制器进行通信；所述电源管理模块用于供电，其分别与所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块以及所述通信模块连接；

其中，所述姿态采集模块包括电位器；所述手指姿态固定模块包括微型电机，所述微型电机与所述电位器同轴连接；所述空间位置感知模块包括电子陀螺仪；

其中，所述模拟部件为振动产生器，所述振动产生器设置在所述指套上；所述模拟部件为微型偏振器；

其中，所述自适应弹性部件是自适应拉簧；所述非弹性部件是线状非弹性部件；所述非弹性部件是尼龙细绳；

其中，所述控制器设置在控制设备上；所述控制设备是上位机。

4.根据权利要求1-3任一项所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述指套的数量是五个；所述自适应弹性部件的数量是五个，五个所述自适应弹性部件间隔设置在对应每个所述指套的位置；所述非弹性部件的数量是五个；所述姿态采集模块的数量是五个，每个所述姿态采集模块分别与每个所述自适应弹性部件和每个所述非弹性部件连接，每个所述姿态采集模块用于采集各自所述自适应弹性部件的状态信息，以供所述控制器判断各自对应的所述指套的姿态。

5.根据权利要求4所述的虚拟现实手套，其特征在于，每个所述指套包括：近指节连杆、近指节配合连杆、近指节弹性子部件、指节连接销轴、远指节连杆、近指节手指套以及远指节手指套；所述近指节连杆一端与所述手套盖板可转动连接，所述近指节连杆另一端与所述近指节配合连杆一端可滑动连接，所述近指节弹性子部件设置在所述近指节连杆与所述近指节配合连杆之间，所述近指节配合连杆另一端与所述远指节连杆一端通过所述指节连接销轴可转动连接，所述近指节手指套固定设置在所述近指节连杆的下面，所述远指节手指套固定设置在所述远指节连杆的下面；

其中，所述虚拟现实手套还包括：

多个竖连杆，在远离所述指套的方向、竖直间隔设置在每个所述指套上；

多个线状非弹性部件约束器，分别固定设置在每个所述竖连杆上；

其中，每个所述线状非弹性部件通过多个所述线状非弹性部件约束器设置在每个所述指套的多个所述竖连杆上，每个所述所述线状非弹性部件的一端固定在靠近每个所述指套末端的所述线状非弹性部件约束器上，每个所述所述线状非弹性部件的另一端分别与对应的所述姿态采集模块连接；

其中，每个所述指套的所述竖连杆的数量是三个，每个所述指套的所述线状非弹性部件约束器的数量是三个；每个所述指套的三个所述竖连杆分别固定设置在所述近指节连杆靠近所述手套盖板的第一端的位置、在所述近指节配合连杆与所述远指节连杆连接的位置以及在所述远指节连杆远离所述近指节配合连杆的位置；

其中，所述线状非弹性部件约束器是细绳约束器。

6.根据权利要求5所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述压力传感器设置在所述远指节手指套内的下底面；所述振动发送器设置在所述近指节手指套内的下底面。

7.根据权利要求4所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述指套通过铰链与所述手套盖板可转动连接；所述指套通过万向节与所述手套盖板连接。

8.根据权利要求4所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述手套盖板的上表面是平面，所述控制电路板通过螺栓固定连接在所述手套盖板的上表面；所述手套盖板的下表面是弧面，且与手背形状贴合。

9.根据权利要求1所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述虚拟现实手套还包括：粘带，设置在所述手套盖板上，用于将所述虚拟现实手套固定在人手上。

10.根据权利要求1所述的虚拟现实手套，其特征在于，所述手套盖板的第二端设置有固定部件，所述自适应弹性部件的第四端与所述手套盖板的固定部件连接。

说明书全文

虚拟现实手套

技术领域

[0001] 本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种虚拟现实手套。

背景技术

[0002] 虚拟现实技术(VR，Virtual Reality)是指利用计算机技术创造一个三维的虚拟环境，使用户沉浸到该虚拟环境中，从而带来更好的用户体验，是一种以现实世界的事物为原型基础的计算机仿真系统。

[0003] 虚拟现实技术主要包含体感交互技术、3D触觉技术、立体显示技术以及动作捕捉技术等等。本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有的虚拟现实手套，有的没有动作捕捉系统，难以为用户提供真实的抓握体验；有的动作捕捉系统安装多个昂贵的传感器或者结构较为复杂，容易增加虚拟现实手套的体积和重量。

发明内容

[0004] 本发明主要解决的技术问题是提供一种虚拟现实手套，能够识别自身姿态，为提供真实的抓握体验提供技术支持，且结构简单，为减小手套的体积和重量提供技术支持。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种虚拟现实手套，所述虚拟现实手套包括：手套盖板，用于套设在手背上，其包括相对的第一端和第二端；指套，与所述手套盖板可转动连接，用于套设在手指上，所述手套盖板的第一端是靠近所述指套的一端；自适应弹性部件，包括相对的第三端和第四端，所述第四端固定在靠近所述手套盖板的第二端的位置；非弹性部件，设置在所述指套上，其包括相对的第五端和第六端，所述第五端固定在所述指套上，所述非弹性部件能够跟随所述指套同步活动；姿态采集模块，设置在靠近所述手套盖板的第一端的位置，分别与所述自适应弹性部件的第三端和所述非弹性部件的第六端连接，所述姿态采集模块能够将施加在所述非弹性部件上的作用力传递到所述自适应弹性部件，并能够采集所述自适应弹性部件的状态信息，以供控制器通过所述自适应弹性部件的状态信息判断所述虚拟现实手套的姿态；其中，当所述姿态采集模块采集到所述自适应弹性部件处于自然长度的状态信息时，所述控制器能够判断出所述虚拟现实手套处于张开姿态，当所述姿态采集模块采集到所述自适应弹性部件处于拉伸长度的状态信息时，所述控制器能够判断出所述虚拟现实手套处于抓握姿态。

[0006] 其中，所述虚拟现实手套还包括：手指姿态固定模块，用于根据所述控制器的固定指令控制所述非弹性部件保持当前位置，进而定位所述指套。

[0007] 其中，所述虚拟现实手套还包括：空间位置感知模块，用于感知所述虚拟现实手套的空间位置；压力传感器，设置在所述指套上，用于感知施加在所述指套上的压力大小；其中，所述控制器通过所述虚拟现实手套的姿态、所述虚拟现实手套的空间位置、所述指套上的压力大小以及目标物的空间位置，能够判断出所述虚拟现实手套是否抓握到所述目标物；其中，所述虚拟现实手套还包括：模拟部件，用于执行所述控制器的模拟指令，使所述虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态；当所述控制器判断出抓握到所述目标物时，发送所述固定指令使所述手指姿态固定模块控制所述非弹性部件保持当前位置而定位所述指套，并同时发送所述模拟指令，所述模拟部件执行所述模拟指令，使所述虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态；其中，所述虚拟现实手套还包括控制电路板，所述控制电路板与所述手套盖板固定连接，所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块均设置在所述控制电路板上；其中，所述控制电路板上还设置有通信模块和电源管理模块；所述通信模块用于传输通信信号，所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块、所述压力传感器、所述模拟部件均通过所述通信模块与所述控制器进行通信；所述电源管理模块用于供电，其分别与所述姿态采集模块、所述手指姿态固定模块、所述空间位置感知模块以及所述通信模块连接；其中，所述姿态采集模块包括电位器；所述手指姿态固定模块包括微型电机，所述微型电机与所述电位器同轴连接；所述空间位置感知模块包括电子陀螺仪；其中，所述模拟部件为振动产生器，所述振动产生器设置在所述指套上；所述模拟部件为微型偏振器；其中，所述自适应弹性部件是自适应拉簧；所述非弹性部件是线状非弹性部件；所述非弹性部件是尼龙细绳；其中，所述控制器设置在控制设备上；所述控制设备是上位机。

[0008] 其中，所述指套的数量是五个；所述自适应弹性部件的数量是五个，五个所述自适应弹性部件间隔设置在对应每个所述指套的位置；所述非弹性部件的数量是五个；所述姿态采集模块的数量是五个，每个所述姿态采集模块分别与每个所述自适应弹性部件和每个所述非弹性部件连接，每个所述姿态采集模块用于采集各自所述自适应弹性部件的状态信息，以供所述控制器判断各自对应的所述指套的姿态。

[0009] 其中，每个所述指套包括：近指节连杆、近指节配合连杆、近指节弹性子部件、指节连接销轴、远指节连杆、近指节手指套以及远指节手指套；所述近指节连杆一端与所述手套盖板可转动连接，所述近指节连杆另一端与所述近指节配合连杆一端可滑动连接，所述近指节弹性子部件设置在所述近指节连杆与所述近指节配合连杆之间，所述近指节配合连杆另一端与所述远指节连杆一端通过所述指节连接销轴可转动连接，所述近指节手指套固定设置在所述近指节连杆的下面，所述远指节手指套固定设置在所述远指节连杆的下面；其中，所述虚拟现实手套还包括：多个竖连杆，在远离所述指套的方向、竖直间隔设置在每个所述指套上；多个线状非弹性部件约束器，分别固定设置在每个所述竖连杆上；其中，每个所述线状非弹性部件通过多个所述线状非弹性部件约束器设置在每个所述指套的多个所述竖连杆上，每个所述所述线状非弹性部件的一端固定在靠近每个所述指套末端的所述线状非弹性部件约束器上，每个所述所述线状非弹性部件的另一端分别与对应的所述姿态采集模块连接；其中，每个所述指套的所述竖连杆的数量是三个，每个所述指套的所述线状非弹性部件约束器的数量是三个；每个所述指套的三个所述竖连杆分别固定设置在所述近指节连杆靠近所述手套盖板的第一端的位置、在所述近指节配合连杆与所述远指节连杆连接的位置以及在所述远指节连杆远离所述近指节配合连杆的位置；其中，所述线状非弹性部件约束器是细绳约束器。

[0010] 其中，所述压力传感器设置在所述远指节手指套内的下底面；所述振动发送器设置在所述近指节手指套内的下底面。

[0011] 其中，所述指套通过铰链与所述手套盖板可转动连接；所述指套通过万向节与所述手套盖板连接。

[0012] 其中，所述手套盖板的上表面是平面，所述控制电路板通过螺栓固定连接在所述手套盖板的上表面；所述手套盖板的下表面是弧面，且与手背形状贴合。

[0013] 其中，所述虚拟现实手套还包括：粘带，设置在所述手套盖板上，用于将所述虚拟现实手套固定在人手上。

[0014] 其中，所述手套盖板的第二端设置有固定部件，所述自适应弹性部件的第四端与所述手套盖板的固定部件连接。

[0015] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明虚拟现实手套包括手套盖板、指套、自适应弹性部件、非弹性部件以及姿态采集模块，姿态采集模块连接自适应弹性部件和非弹性部件，姿态采集模块设置在手套盖板与指套连接的位置附件，大致在人手手指的根部关节位置处，自适应弹性部件设置在手套盖板，大致在手背的位置，非弹性部件设置在指套，大致在手指的位置，手套伸直时(即人手手指没有弯曲)非弹性部件处于自然状态，不会收缩，自适应弹性部件处于自然长度的状态，佩戴的人手手指弯曲时，带动手套弯曲，由于非弹性部件没有弹性，会收缩产生作用力，该作用力通过姿态采集模块传递到自适应弹性部件，使自适应弹性部件拉伸，处于拉伸长度状态，自适应弹性部件的自然长度的状态信息和拉伸长度状态信息均通过姿态采集模块采集，控制器通过姿态采集模块采集到的自适应弹性部件的状态信息能够判断出虚拟现实手套的姿态，即张开姿态或抓握姿态。如果每个指套均设置独立的非弹性部件、对应的姿态采集模块以及自适应弹性部件，那么控制器通过各自姿态采集模块采集到的自适应弹性部件的状态信息能够判断出虚拟现实手套每个指套的姿态，进而为判断每个指套是否抓握到目标物提供技术支持，进一步为准确模拟抓握触觉体验提供技术支持；另外，非弹性部件、对应的姿态采集模块以及自适应弹性部件，该结构较为简单，能够为减小手套的体积提供技术支持，如果非弹性部件、对应的姿态采集模块以及自适应弹性部件采用轻质材料制作的简单或微型部件或模块，能够为减小手套的重量提供技术支持。

附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

[0017] 图1是本发明虚拟现实手套一实施例的总体结构示意图；

[0018] 图2是图1的详细结构示意图；

[0019] 图3是图1的仰视角方向的详细结构示意图；

[0020] 图4是图1的控制电路板的结构示意图；

[0021] 图5是图1的一指套的结构示意图；

[0022] 图6是图5的指套的纵向剖面示意图。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0024] 结合参见图1至图6，本发明实施例的虚拟现实手套包括：手套盖板1、指套5、自适应弹性部件3、非弹性部件507以及姿态采集模块202。

[0025] 手套盖板1用于套设在手背上，其包括相对的第一端和第二端，手套盖板1的第一端是靠近指套5的一端。为了增强佩戴舒适感，手套盖板1的下表面为弧面，且该弧面与手背的形状贴合。为了使手套盖板1和操作者的手由可重复使用，在一实施例中，手套盖板1上还设置有粘带4，粘带4用于将虚拟现实手套固定在人手上。手套盖板1在满足承载量的情况下，为了减小VR手套的重量，其可以采用轻质材料，例如轻质塑料，等等。

[0026] 指套5与手套盖板1可转动连接，指套5用于套设在手指上。本实施例中的指套5的数量可以是2-5个，为了真实的用户体检，VR手套包括5根指套5。指套5与手套盖板1之间可以通过铰链连接。本实施例对指套5的具体结构不做限定，现有技术中RV手套的指套均可应用于本发明实施例中。

[0027] 自适应弹性部件3包括相对的第三端和第四端，第四端固定在靠近手套盖板1的第二端的位置，第三端与姿态采集模块202连接；在一实施例中，手套盖板1的第二端设置有固定部件(例如固定桩)，自适应弹性部件3的第四端与手套盖板1的固定部件连接。在本实施例中，自适应弹性部件3有两种状态，即无拉力作用下处于自然长度的状态和拉力作用下处于拉伸长度状态，分别对应VR手套张开姿态和抓握姿态；在拉力作用下，自适应弹性部件3能够被拉伸，当拉力作用消失时，能够立即恢复到自然长度的状态。在一实施例中，自适应弹性部件3是自适应拉簧3，拉簧即为拉力弹簧，是承受轴向拉力的螺旋弹簧，在不承受负荷时，拉簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。

[0028] 非弹性部件507设置在指套5上，包括相对的第五端和第六端，非弹性部件507的第五端固定在指套5上，第六端与姿态采集模块202连接。非弹性部件507能够跟随指套5同步活动，因此，当控制非弹性部件507保持当前位置时，即可固定指套5，防止指套5进一步弯曲。

[0029] 姿态采集模块202设置在靠近手套盖板1的第一端的位置，分别与自适应弹性部件3的第三端和非弹性部件507的第六端连接，姿态采集模块202能够将施加在非弹性部件507上的作用力传递到自适应弹性部件3，使自适应弹性部件3在拉力作用下拉伸。姿态采集模块202还能够采集自适应弹性部件3的状态信息，以供控制器通过自适应弹性部件3的状态信息判断虚拟现实手套的姿态；其中，当姿态采集模块202采集到自适应弹性部件3处于自然长度的状态信息时，控制器能够判断出虚拟现实手套处于张开姿态，当姿态采集模块202采集到自适应弹性部件3处于拉伸长度的状态信息时，控制器能够判断出虚拟现实手套处于抓握姿态。

[0030] 本发明实施例虚拟现实手套包括手套盖板1、指套5、自适应弹性部件3、非弹性部件507以及姿态采集模块202，姿态采集模块202连接自适应弹性部件3和非弹性部件507，姿态采集模块202设置在手套盖板1与指套5连接的位置附件，大致在人手手指的根部关节位置处，自适应弹性部件3设置在手套盖板1，大致在手背的位置，非弹性部件507设置在指套5，大致在手指的位置，手套伸直时(即人手手指没有弯曲)非弹性部件507处于自然状态，不会收缩，自适应弹性部件3处于自然长度的状态，佩戴的人手手指弯曲时，带动手套弯曲，由于非弹性部件507没有弹性，会收缩产生作用力，该作用力通过姿态采集模块202传递到自适应弹性部件3，使自适应弹性部件3拉伸，处于拉伸长度状态，自适应弹性部件3的自然长度的状态信息和拉伸长度状态信息均通过姿态采集模块202采集，控制器通过姿态采集模块202采集到的自适应弹性部件3的状态信息能够判断出虚拟现实手套的姿态，即张开姿态或抓握姿态。如果每个指套5均设置独立的非弹性部件507、对应的姿态采集模块202以及自适应弹性部件3，那么控制器通过各自姿态采集模块202采集到的自适应弹性部件3的状态信息能够判断出虚拟现实手套每个指套5的姿态，进而为判断每个指套5是否抓握到目标物提供技术支持，进一步为准确模拟抓握触觉体验提供技术支持；另外，非弹性部件507、对应的姿态采集模块202以及自适应弹性部件3，该结构较为简单，能够为减小手套的体积提供技术支持，如果非弹性部件507、对应的姿态采集模块202以及自适应弹性部件3采用轻质材料制作的简单或微型部件或模块，能够为减小手套的重量提供技术支持。

[0031] 其中，该虚拟现实手套还包括：手指姿态固定模块203，手指姿态固定模块203用于根据控制器的固定指令控制非弹性部件507保持当前位置，进而定位指套5。由于非弹性部件507设置在指套上，且没有弹性，当使非弹性部件507保持当前位置时，指套5无法弯曲，即可使指套5定位。当人手抓握到物体时，手指与物体接触后，是无法再进一步弯曲的，同样为了模拟出虚拟现实手套抓握到目标物，需要对指套进行定位，防止指套5进一步弯曲。

[0032] 进一步，虚拟现实手套还包括：空间位置感知模块201和压力传感器512。空间位置感知模块201用于感知虚拟现实手套的空间位置；压力传感器512设置在指套5上，用于感知施加在指套5上的压力大小。其中，控制器通过虚拟现实手套的姿态、虚拟现实手套的空间位置、指套5上的压力大小以及目标物的空间位置，能够判断出虚拟现实手套是否抓握到目标物。由于结合虚拟现实手套的姿态、虚拟现实手套的空间位置、指套5上的压力大小以及目标物的空间位置，该判断较为准确；进一步，如果结合虚拟现实手套的每个指套5的姿态、虚拟现实手套的每个指套5的空间位置、每个指套5上的压力大小以及目标物的空间位置，能够更加精确判断虚拟现实手套每个指套5是否抓握到目标物，为后续的更为精确的抓握触觉体验提供技术支持。

[0033] 其中，虚拟现实手套还包括：模拟部件513。模拟部件513用于执行控制器的模拟指令，使虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态，即模拟出触觉体验；当控制器判断出抓握到目标物时，发送固定指令使手指姿态固定模块203控制非弹性部件507保持当前位置而固定指套5，并同时发送模拟指令，模拟部件513执行模拟指令，使虚拟现实手套模拟出虚拟环境下的受力状态。

[0034] 当控制器判断出抓握到目标物时，VR手套定位指套5同时模拟受力，使用户在虚拟环境下产生很真实的3D抓握体验。

[0035] 由于结合虚拟现实手套的姿态、虚拟现实手套的空间位置、指套5上的压力大小以及目标物的空间位置，该判断使模拟抓握体验的时间较为准确，增加真实的3D抓握体验。如果进一步结合虚拟现实手套的每个指套5的姿态、虚拟现实手套的每个指套5的空间位置、每个指套5上的压力大小以及目标物的空间位置，能够更加精确判断虚拟现实手套每个指套5是否抓握到目标物，该判断使每个指套5的模拟抓握体验的时间较为准确，进一步增加真实的3D抓握体验。

[0036] 结合参见图1至图4，在一实施例中，虚拟现实手套还包括控制电路板2，控制电路板2与手套盖板1固定连接，姿态采集模块202、手指姿态固定模块203、空间位置感知模块201均设置在控制电路板2上。

[0037] 进一步，控制电路板2上还设置有通信模块204和电源管理模块205；通信模块204用于传输通信信号，姿态采集模块202、手指姿态固定模块203、空间位置感知模块201、压力传感器512、模拟部件513均通过通信模块204与控制器进行通信；电源管理模块205用于供电，其分别与姿态采集模块202、手指姿态固定模块203、空间位置感知模块201以及通信模块204连接，为这些模块供电。

[0038] 其中，手套盖板1的上表面是平面，控制电路板2通过螺栓固定连接在手套盖板1的上表面。通过这种方式，能够充分利用并节约空间，从而能够减小虚拟现实手套的体积。

[0039] 空间位置感知模块201包括空间位置检测硬件和空间位置分析软件，空间位置分析软件需要匹配的硬件环境，这容易增加虚拟现实手套的体积和重量。为了减小虚拟现实手套的体积和重量，空间位置检测硬件和空间位置分析软件的分开安装，空间位置检测硬件安装在虚拟现实手套上，空间位置分析软件安装在控制设备上，例如上位机。空间位置检测硬件可以是常用的电子陀螺仪。

[0040] 同样，姿态采集模块202包括姿态采集硬件和姿态解析软件，姿态采集硬件安装在虚拟现实手套上，姿态解析软件安装在控制设备上，例如上位机。姿态采集硬件可以是电位器或小型编码器。

[0041] 其中，手指姿态固定模块203包括微型电机和向微型电机发生指令的电机控制器，电机控制器可以安装在控制设备上，例如上位机。

[0042] 在一具体应用中，姿态采集模块202的硬件是电位器，手指姿态固定模块203执行指令的是微型电机，微型电机与电位器同轴连接。

[0043] 自适应弹性部件3一端与姿态采集模块202相连接，另一端与手套盖板1上表面的固定部件相连接，当自适应弹性部件3处于自然长度时虚拟现实手套处于张开状态，当自适应弹性部件3处于拉伸状态时虚拟现实手套处于抓握姿态，姿态采集模块202的电位器是一个旋转角度量和电位器阻值成正相关的元器件，可以将指套5的姿态变化转换成电位器的电信号的变化。

[0044] 模拟部件513可以采用现有技术中模拟触觉体检的各种部件，在一实施例中，为了减小VR手套的体积和重量，模拟部件513为振动产生器513，振动产生器513设置在指套5上；进一步，模拟部件513为微型偏振器513。微型偏振器513在虚拟现实手套与虚拟物体接触时会产生一定频率的振动，给手指以真实的3D触觉体验。

[0045] 其中，自适应弹性部件3是自适应拉簧3；非弹性部件507没有弹性，且需要满足拉伸机械强度，在一实施例中个，非弹性部件507是线状非弹性部件507，例如：钢丝、细绳，等等；进一步，为了同时减小虚拟现实手套的重量，所述非弹性部件507是尼龙细绳507；自适应拉簧3和尼龙细绳507均可以减轻虚拟现实手套的重量。

[0046] 其中，控制器设置在控制设备上；控制设备是上位机。控制器与虚拟现实手套除了能够进行通信外，在结构上各自独立，通过这种方式，能够减小虚拟现实手套的体积，也能够减小虚拟现实手套的重量。

[0047] 如图1所示，在一实施例中，为了模拟和增加更为真实的用户体检，指套5的数量是五个；自适应弹性部件3的数量是五个，五个自适应弹性部件3间隔设置在对应每个指套5的位置；非弹性部件507的数量是五个；姿态采集模块202的数量是五个，每个姿态采集模块202分别与每个自适应弹性部件3和每个非弹性部件507连接，每个姿态采集模块202用于采集各自自适应弹性部件3的状态信息，以供控制器判断各自对应的指套5的姿态。

[0048] 在一实施例中，具体请结合参见图5和图6，为了充分模拟人手的抓握的运动特点，每个指套5包括：近指节连杆501、近指节配合连杆502、近指节弹性子部件503、指节连接销轴505、远指节连杆504、近指节手指套510以及远指节手指套511。近指节连杆501的一端与手套盖板1可转动连接，近指节连杆501的另一端与近指节配合连杆502的一端可滑动连接，近指节弹性子部件503设置在近指节连杆501与近指节配合连杆503之间，近指节配合连杆503的另一端与远指节连杆504的一端通过指节连接销轴505连接，近指节手指套510固定设置在近指节连杆501的下面，远指节手指套511固定设置在远指节连杆504的下面。

[0049] 其中，指套5通过铰链与手套盖板1的第一端可转动连接；进一步，指套5通过万向节509与手套盖板1的第一端连接。具体地，近指节连杆501的一端与手套盖板1的第一端通过万向节509实现可转动连接，这样能够使指套5的根部具有三个转动自由度。

[0050] 为了将线状非弹性部件507设置在每个指套5上，虚拟现实手套还包括：多个竖连杆506和多个线状非弹性部件约束器508。

[0051] 多个竖连杆506在远离指套5的方向、竖直间隔设置在每个指套5上；多个线状非弹性部件约束器508，分别固定设置在每个竖连杆506上；其中，每个线状非弹性部件507通过多个线状非弹性部件约束器508设置在每个指套5的多个竖连杆506上，每个线状非弹性部件507的一端固定在靠近每个指套5末端的线状非弹性部件约束器508上，每个线状非弹性部件507的另一端分别与对应的姿态采集模块202连接。

[0052] 其中，线状非弹性部件507为细绳时，线状非弹性部件约束器508可以是细绳约束器508。通过这种方式，能够进一步规范线状非弹性部件507的位置。

[0053] 进一步，每个指套5的竖连杆506的数量是三个，每个指套5的线状非弹性部件约束器508的数量是三个；每个指套5的三个竖连杆506分别固定设置在近指节连杆501靠近手套盖板1的第一端的位置、在近指节配合连杆502与远指节连杆504连接的位置(近指节配合连杆502、远指节连杆504以及竖连杆506一起通过指节连接销轴505连接)以及在远指节连杆504远离近指节配合连杆502的位置。

[0054] 其中，压力传感器512设置在远指节手指套511内的下底面；振动发送器513设置在近指节手指套510内的下底面。VR手套抓握目标物时，远指节手指套511内的受力更加准确，压力传感器512设置在远指节手指套511内的下底面，能够获得更为准确的力反馈。近指节手指套510靠近指套5根部，靠近指套5根部的振动更能使用户得到更为真实的触觉体检。

[0055] 在一实际应用中，手指的空间姿态的获取过程是：当操作者的手处于伸长状态时，五根指套5在自适应拉簧3的作用下处于是伸直状态；当操作者的手指在抓握时，远指节连杆504和近指节连杆501会分别绕指间连接销轴505向下旋转，尼龙细绳507处于张紧状态，拉动姿态采集模块202的电位器转动，自适应拉簧3开始受拉力逐渐伸长，近指节连杆501和近指节收缩连杆502受压逐渐缩短，连杆长度缩短更符合人手指抓握时形态变化的真实情况。控制电路板2采集到五个姿态采集模块202的电位器的信号后上传到上位机，上位机控制程序中的算法根据上传的信号计算出五个指套(即人手指)在空间的姿态，并在计算机屏幕上实时地显示出来。

[0056] 在上述实际应用中，抓握反馈触觉的获取过程是：在VR手套的五根指套5弯曲的过程中，当上位机根据压力传感器512的受力变化给出已抓住目标物的控制信号时，手指姿态固定模块203的微型电机从跟随尼龙细绳507转动变成保持当前位置不动，同时尼龙细绳507没有弹性，无法继续收缩，指套5的各连杆保持当前姿态，此时，微型偏振器513开始震动，模拟抓住目标物的触觉产生，即让人产生抓住虚拟目标物的真实体验。

[0057] 在上述实际应用中，VR手套释放目标物的过程是：而当操作者准备释放所抓握的目标物时，手指姿态固定模块203的微型电机从保持当前位置不动变成跟随尼龙细绳507转动，姿态采集模块202的电位器在自适应拉簧3的作用下往回旋转，恢复到原来的位置，而固定在姿态采集模块202的电位器上的尼龙细绳507也相应地被拉回，在尼龙细绳507的作用下，五根指套5恢复到原来伸直的状态。

[0058] 总的来说，第一、本发明实施例的VR手套采用一个电子陀螺仪、五个精密电位器组成的空间位置感知模块及姿态采集模块，通过电位器的旋转角度变量转换成电流变量，采集传输至上位机来反馈VR手套的空间位置及姿态，在保证VR手套姿态感知精度的同时可有效减小VR手套的搭载量，减小成本与VR手套的体积；第二、本发明实施例的VR手套的指套上镶嵌安装灵敏的压力传感器和微型偏振器，压力传感器用来反馈抓取过程中的抓取力，供上位机综合姿态及抓取力的数据判断是否完全抓住目标物，当上位机判断抓到目标物时，给出控制信号，微型电机停止跟随转动保持当前位置，尼龙细绳保持张紧状态，VR手套保持当前抓取姿态，同时偏振器开始震动，模拟人手抓住目标物的触觉感知，给人以真实的抓取触觉体验；第三、本发明实施例的VR手套采用自适应拉簧、尼龙细绳以及轻质连杆组成的机构是欠驱动式结构，整体重量较轻，体积小，VR手套穿戴体验感要明显优于其他产品；第四、本发明实施例的VR手套每个指套根部的万向节可以让指套有三个旋转自由度，指套有更大的运动空间，可以自适应抓取不同形状的目标物；采用尼龙细绳和自适应拉簧组成的传动机构具有半柔性特征，当抓取不规则形状目标物时，其中某些指套抓到目标物保持姿态，其他指套可不受其影响继续包络合拢直到完全抓到目标物，这更符合人手的运动抓取体验。

[0059] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于加压服装的连指手套-专利编号CN108697538A	2020-05-13	902
一种连指手套-专利编号CN103734942A	2020-05-11	428
手机党专用的连指手套-专利编号CN105661698A	2020-05-13	248
一种手机连指手套-专利编号CN104720160A	2020-05-11	853
连指手套-专利编号CN203873060U	2020-05-11	860
连指手套-专利编号CN202800224U	2020-05-11	936
连指手套-专利编号CN201846835U	2020-05-12	1079
一种连指手套-专利编号CN201789998U	2020-05-13	584
连指手套-专利编号CN201782060U	2020-05-12	239
连指手套-专利编号CN201789997U	2020-05-12	501

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