专利名称：用于发送力向量的设备和方法
技术领域：
以下描述的示例实施例涉及一种用于向人传输力向量的设备和方法，更具体地说，涉及这样一种设备和方法，其包括将来自多个方向的力传输到插入该设备的物体的致动器。
背景技术：
为了远程操纵机器人或直观操纵虚拟空间中的物体，当操纵物体时需要人工生成主要在用户的手或手臂感知的感觉，并将生成的感觉传输给用户。
发明内容
通过提供一种用于传输力向量的设备来实现上述和/或其它方面，所述设备包括被插入的物体扩张的内壁；包围内壁的外壁；被置于内壁和外壁之间以通过内壁将力传输给物体的致动器。通过提供一种用于传输力向量的设备来实现上述和/或其它方面，所述设备包括包括将被物体插入的内部空间的外壁；被置于外壁中以将来自多个方向的作用在外壁上的力传输给物体的多个致动器。通过提供一种用于传输力向量的设备来实现上述和/或其它方面，所述设备包括包括将被手指的末端部分插入的开口的外壁；被置于外壁中以将力传输给手指的末端部分的致动器。根据示例实施例，可将来自多个方向的作用在机器人手指的末端部分的力传输给人类手指的末端部分。根据示例实施例，由于操纵敏感组织或物体的机器人(诸如操作机器人)的末端部分能够向操纵者传输与组织接触的力，因此可增强使用机器人的任务的效率和稳定性。根据示例实施例，可通过经由形成为突起的内壁将力传输给手指来增强触觉感应的敏感性。根据示例实施例，由于以预定压力向致动器提供流体，且所述致动器被提供的流体的压力扩张，因此可直接将力传输给手指。将在下面的描述中部分阐述实施例的另外的方面，并且部分根据描述将是清楚的，或可通过本公开的实践而被得知。
结合附图，根据下面的实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚并且更容易理解，其中
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具体实施例方式现在将对实施例做出详细参照，所述实施例的示例示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面描述实施例以通过参照
本公开。为了远程操纵机器人或直观操纵虚拟空间中的物体，当操纵物体时需要人工生成主要在用户的手或手臂感知的感觉，并将生成的感觉传输给用户。图I示出作用在机器人手指100上的多个力的示例。参照图1，当机器人操纵物体时，来自多个方向的力可作用在机器人手指100的末端部分。例如，多个方向可包括前方向150、上方向110、下方向130、左方向140以及右方向 120。图2不出根据不例实施例的力向量传输设备200。参照图2，力向量传输设备200可包括内壁，将被物体210插入，从而所述内壁被插入的物体210扩张；包围内壁的套筒状的坚硬外壁；被置于内壁和外壁之间以将力通过内壁传输到物体210的致动器。所述物体210可以是，例如，人类的手指。力向量传输设备200可被附着在人类手指的末端部分而被使用。力向量传输设备 200可被设置为套筒状以传输来自如图I中所示的多个方向的力。图3示出根据示例实施例的包括在力向量传输设备200中的致动器310。参照图3，致动器310可将来自如图I中所示的多个力中的每个力的力传输到物体。致动器310可具有能够扩张和收缩的结构。例如，致动器310可被设置为袋结构，例如， 由弹性橡胶材料形成并包含流体的气球。控制模块可基于提供给气球的流体的量来控制气球的扩张和收缩。可设置管道320以提供流体。例如，当以预定压力向管道320中注入流体(例如，空气)时，气球可被该压力扩张。当执行放气时，气球可收缩。根据实施例，可向力向量传输设备200设置多个致动器，以与所述多个方向(例如，图I的前方向150、上方向110、下方向130、左方向140以及右方向120)中的至少一个对应。例如，可设置五个致动器以与前方向150、上方向110、下方向130、左方向140以及右方向120对应。图4示出基于图2的B切割的力向量传输设备200的截面图。参照图4，力向量传输设备200可包括外壁230、包围物体210的内壁220、多个致动器 410、420、430、440 和 450。外壁230可具有套筒状并由坚硬的材料形成。可在外壁230中形成开口 240，且开口 240可具有使物体210 (例如，人类手指的末端部分)能够插入的大小。与开口 240连接的内部空间可被形成为具有足够接收手指末端部分的大小。如上所述，内部空间可与由内壁220包围的空间对应。外壁230可被设置为套筒状以更有效地与物体210 (例如，人类的手指)附着。内壁220可被插入的物体210扩张。内壁220可与物体210直接接触，因此可由弹性材料形成，从而力向量传输设备200可与物体210紧密附着。多个致动器410、420、430、440和450可被置于内壁220和外壁230之间，以通过内壁220将力传输到物体210。例如，可设置五个致动器410、420、430、440和450以与图I 的前方向150、上方向110、下方向130、左方向140以及右方向120对应。例如，与来自机器人手指100的下方向130的力对应的致动器430可被置于人类手指的下方。向致动器430提供流体的管道431可通过内壁220和外壁230之间形成的真空区连接到力向量传输设备200的下方。与来自机器人手指100的前方向150的力对应的致动器450可被置于人类手指的前方。向致动器450提供流体的图5的管道451可通过内壁220和外壁230之间形成的真空区连接到力向量传输设备200的下方。图5不出基于图2的A切割的力向量传输设备200的截面图。将参照图5描述基本配置。分别与致动器410、420、430、440和450对应的管道411至451可通过力向量传输设备200的底面与控制流体的控制模块500连接。当物体210被插入力向量传输设备200的内壁220时，内壁220可与物体210直接或紧密接触。控制模块500可通过负责对应方向的各个管道411至451的每个向致动器 410、420、430、440和450提供流体。当流体被提供给致动器410、420、430、440和450时，压力可被施加到致动器410、420、430、440和450，从而致动器410、420、430、440和450可将来自对应方向的力传输到物体210的对应部分。根据实施例，力向量传输设备200可被设置为与由于内壁200以及致动器410、 420、430、440和450的弹性而产生的手指的各种大小和形状对应。当在物体210与力向量传输设备200内壁220直接接触的部分形成突起时，可增强物体210 (例如，手指)的触觉的敏感性。针对致动器410、420、430、440和450，除气球型的致动器之外，可采用使用致动器电活性聚合物(EAP)或压电元件的致动器。图6示出根据示例实施例的传输力向量的方法。在操作610，力向量传输设备200可提供被插入的物体210扩张的内壁220。内壁 220与直接接触物体210的部分对应，因此可由弹性材料形成从而力向量传输设备200可与物体210紧密附着。在操作620，力向量传输设备200可使用由坚硬材料形成的外壁230来包围内壁 220。在操作630，力向量传输设备200可使用置于内壁220和外壁230之间的致动器 410至450将力传输到物体210。如上所述，致动器410至450可被设置以分别与前方向 150、上方向110、下方向130、左方向140以及右方向120对应。例如，当物体210是人类的手指时，且当物体210被插入力向量传输设备200的内壁220时，内壁220可与手指直接或紧密接触。控制模块500可通过负责对应方向的管道 411至451向致动器410、420、430、440和450提供流体。当流体被提供给致动器410、420、 430,440和450时，压力可被施加到致动器410、420、430、440和450，从而致动器410、420、430,440和450可将来自对应方向的力传输到对应部分。通过在对象210与力向量传输设备200的内壁220直接或紧密接触的部分形成突起，可增强对象210 (例如，手指)的触觉的敏感性。可使用各种类型的封装来实施根据示例实施例的方法和设备。例如，可使用以下类型的封装来实施所述方法和设备，例如封装上封装(PoP)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装 (CSP)、塑料引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(ΗΠΡ)、窝伏尔封装件中芯片(Die in Waffle Pack)、晶片形式中的芯片(Die in Wafer Form)、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料公制四方扁平封装(MQPF)、四方扁平封装(QPF)、小外型集成电路 (SOIC)、缩小外型封装(SSOP)、薄小外型封装(TSOP)、薄四方扁平封装(FQPF)、封装件中系统(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶片级制造封装(WFP)、晶片级处理堆叠封装(WSP)等。实施例可以以计算硬件(计算设备)和/或软件(例如(在非限制示例中)任何可存储、检索、处理和/或输出数据和/或与其它计算机通信的计算机)被实现。可在计算硬件的显示器上显示产生的结果。实现实施例的程序/软件可被记录在包括计算机可读记录介质的非易失性计算机可读记录介质上。计算机可读记录介质的示例包括磁记录设备、 光盘、磁光盘以及/或半导体存储器(例如，RAM、R0M等)。磁记录设备的示例包括硬盘装置(HDD)，软盘(FD)、磁带(MT)。光盘的示例包括DVD (数字通用盘)、DVD-RAM、CD-ROM(压缩盘-只读存储器)以及⑶_R(可记录)/鼎。此外，根据实施例的一方面，可提供描述的特征、功能和/或操作的组合。尽管显示并描述了实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变。
权利要求
1.一种用于传输力向量的设备，包括被插入的物体扩张的内壁；包围内壁的外壁；致动器，被置于内壁和外壁之间以通过内壁将力传输给物体。
2.如权利要求I所述的设备，其中，所述致动器具有能够扩张和收缩的结构。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述致动器包括由橡胶材料形成的气球。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述致动器还包括向气球提供流体的管道。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述致动器还包括控制模块，被置于所述用于传输力向量的设备的底面以控制提供给管道的流体。
6.如权利要求I所述的设备，其中，存在多个致动器，所述多个致动器被设置为将来自多个方向的力传输给物体。
7.如权利要求I所述的设备，其中，所述致动器包括电活性聚合物(EAP)或压电元件。
8.如权利要求I所述的设备，其中，所述内壁包括突起。
9.一种用于传输力向量的设备，包括外壁,包括将被物体插入的内部空间；多个致动器，被置于外壁中以将来自多个方向的力传输给物体。
10.如权利要求9所述的设备，其中，每个致动器包括电活性聚合物(EAP)或压电元件。
11.如权利要求9所述的设备,其中，每个致动器基于从不同方向中的每个方向传输来的力的强度被扩张。
12.如权利要求9所述的设备，其中，通过管道以预定压力向每个致动器提供流体，以使用提供的流体的压力传输力。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述多个致动器还包括控制模块，被置于所述用于传输力向量的设备的底面以控制被提供给管道的流体。
14.一种用于传输力向量的设备，包括外壁，包括将被手指的末端部分插入的开口 ；致动器，被置于外壁中以将力传输给手指的末端部分。
15.如权利要求14所述的设备，其中，设置多个致动器。
16.如权利要求15所述的设备，其中，设置至少五个致动器。
17.如权利要求15所述的设备，其中，所述多个致动器分别传输来自不同方向的力。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述不同方向包括基于手指的末端部分的上方向、下方向、左方向、右方向和前方向。
19.如权利要求14所述的设备，还包括内壁，将经由致动器传输的力直接传输给手指的末端部分。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述内壁基于力被扩张，并使用形成为突起的部分模拟手指的末端部分的触觉。
21.如权利要求17所述的设备，其中，所述致动器还包括控制模块，被置于所述用于传输力向量的设备的底面以控制被提供给致动器的流体。
22.—种传输力向量的方法,包括提供被插入的物体扩张的内壁；使用外壁包围内壁；使用多个致动器通过内壁将力传输到插入的物体；
23.如权利要求22所述的方法，其中，传输力的步骤还包括扩张或收缩致动器。
24.如权利要求23所述的方法，其中，传输力的步骤还包括使用控制模块控制提供给致动器的流体。
全文摘要
公开了用于发送力向量的设备和方法。一种将力向量传输到人类手指的力向量传输设备。力向量传输设备可包括由坚硬材料形成的外壁；内壁，由弹性材料形成以包围插入的物体；致动器，被置于内壁和外壁之间以通过内壁将力传输到物体。力向量传输设备可将来自多个方向的作用在机器人手指的末端部分上的力传输给人类手指的末端部分。
文档编号B25J13/08GK102581853SQ20111039160
公开日2012年7月18日 申请日期2011年11月23日 优先权日2010年12月21日
发明者朴浚我, 李亨圭 申请人:三星电子株式会社