遥操作手套的制作方法

本说明书涉及自动控制技术领域，具体涉及一种遥操作手套。

背景技术：

为了能够实现操作的临场感，遥操作手套已经安装有力反馈机构，利用力反馈机构将执行装状态反馈至操作者。目前，遥操作手套的力反馈机构多采用齿轮刹车、磁流变液机构，相应的机构直接涉及在手指部；对应的，相应机构需要采用微加工工艺制作，成本很高；另外，直接安装在指部的力反馈机构并不利于遥操作设备的穿戴。

技术实现要素：

本说明书提供一种遥操作手套，将制动部集成在套杆机构内，而使得结构更加紧凑。

本说明书提供一种遥操作手套，包括：套杆机构、手套部、手背杆、手指杆和连接杆；

所述套杆机构包括外套管、内套杆和制动部；所述内套杆至少部分位于所述外套管的内腔内，在外力作用下可延所述外套管的延伸方向移动；所述制动部设置在所述外套管的内腔中，包括至少两个绕所述内套杆周向布设，并且在所述外套管的延伸方向上相对所述外套管固定的电磁铁；相邻所述电磁铁的纵剖端面之间设置有间隙；各个电磁铁均通电时，相邻所述电磁铁纵剖端面磁极特性相反而相互吸引，并产生施加在所述内套杆表面的压力；

所述手套部包括掌套部和指套部；

所述手背杆与所述掌套部固定连接；所述手指杆安装在所述指套部上；所述手指杆与所述手背杆连接，并可以相对所述手背杆的转动；

所述连接杆的一端与所述手指杆可转动地连接；所述外套管和所述内套杆之一与所述手背杆可转动地连接，另一与所述连接杆的另一端可转动地连接。

可选地，所述制动部还包括设置在各个所述电磁铁内周面和所述内套杆之间的闸皮；所述闸皮在所述外套管的延伸方向上相对所述外套管固定；

各个所述电磁铁通电时，所述弹性件压靠所述内套杆表面而向所述内套杆表面施加压力。

可选地，所述闸皮包括环形弹性件；

所述电磁铁在未通电或者通电电流较小的情况下，所述环形弹性件的张力使所述电磁铁的外周面贴合所述外套管的内周面。

可选地，环绕各个所述电磁铁的绕组串联连接；各个所述电磁铁的绕组数量相同。

可选地，所述外套管的内表面设置有限位部；

还包括固定在所述内套杆上，用于和所述限位部配合而限制所述内套杆移动极限的限位配合部。

可选地，所述限位配合部包括外周侧的环形贴紧面；所述环形贴紧面贴的外与所述外套管的内周面贴合。

可选地，包括两个所述限位部；两个所述限位部分别位于所述制动部的两侧；

所述内套杆上设置有分别与两个所述限位部配合的两个所述限位配合部。

可选地，所述外套管的横截面为圆环形；所述电磁铁为横截面为扇环型的电磁铁。

可选地，所述手指杆包括至少两个手指支杆；各个所述手指支杆均安装在指套部上，并且顺次可转动地连接；一个端部的手指支杆与所述手背杆可转动地连接；

所述连接杆包括中继杆以及与所述手指支杆数量相同的连接支杆；各个连接支杆一端分别与一所述手指支杆可转动地连接，另一端均与所述中继杆可转动地连接；所述中继杆与所述外套管或内套杆可转动地连接。

可选地，所述中继杆和所述手指支杆间铰接连接；一个端部的手指支杆与所述手背杆铰接连接。

本说明书提供的遥操作手套将制动部集成到外套管内；制动部通过电磁力产生压力而实现制动，实现了结构的紧凑化。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1是实施例提供的遥操作手套中连杆机构示意图；

图2是图1中的a-a截面放大示意图；

图3是实施例提供的内套杆的结构示意图

其中：11-套杆机构，111-外套管，112-内套杆,113-限位配合部，114-制动部，115-电磁铁，116-闸皮，117-间隙，12-手套部，121-掌套部，122-指套部，13-手背杆，14-手指杆，141-手指支杆，15-连接杆，151-连接支杆，152-中继杆，16-调整件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本说明书实施例提供一种可施加制动力的遥操作手套。图1是实施例提供的遥操作手套一个连杆结构的示意图。图2是图1中的a-a截面放大示意图。本实施例中的遥操作手套包括套杆机构11、手套部12、手背杆13、手指杆14和连接杆15。如图1和图2所示，本实施例提供的套杆包括外套管111、内套杆112和制动部114。

外套管111为一横截面为圆形的杆件；内套杆112至少部分设置在外套管111的内腔中，可以在外力作用下沿着外套管111的延伸方向移动。制动部114安装在外套管111内，可以向内套杆112施加制动力而限制内套杆112相对于外套管111的移动。

如图2所示，本实施例中，制动部114包括四个电磁铁115。本实施例中，电磁铁115为横截面扇环形，沿着外套管111延伸方向为柱形的电磁铁115；电磁铁115中的绕组环绕着内表面、外表面和两个端面，使得电磁铁115的两个纵剖端面分别为其两个磁极。

如图2所示，制动部114中的各个电磁铁115的内周面面向内套杆112设置。相邻的电磁铁115的纵剖端面相对地设置，相邻的纵剖端面之间设置有间隙117。

此外，本实施例中，各个电磁铁115通电后，相邻纵剖端面的磁极特性相反。根据电磁原理可知，因为相邻纵剖端面的磁极特性相反，所以两个磁极发生吸引；而因为每个电磁铁115的两个纵剖端面均受到了吸引力作用，所以各个电磁铁115均向内套杆112侧向内套杆112侧施加压力。

本实施例中，各个电磁铁115在外套管111的延伸方向相对于外套管111固定。因此，如果在内套杆112相对于外套管111移动时，各个电磁铁115并不能再外套管111的延伸方向移动；因此此时电磁铁115相对于内套杆112滑动。因为电磁铁115向内套杆112施加压力，在电磁铁115和内套杆112之间有相互滑动的情况下，电磁铁115和内套杆112之间有滑动摩擦力作用，此时滑动摩擦力可以制动力通过内套杆112传递至其他部件，实现对各个部件的制动。

如图1所示，本实施例中的遥操作手套中，手套部12包括掌套部121和指套部122。手背杆13固定在掌套部121的手背面上，在使用时其位置相对操作者的手部固定。手指杆14安装在指套部122上，并可以随着操作者手指的动作而随动动作。手指杆14和手背杆13连接，并可以相对手背杆13转动。具体应用中，手指杆14和手背杆13可以采用铰接连接，也可以采用可弯转部件连接，以确保二者之间可以相对转动。在本实施例具体应用中，手指杆14和手背杆13采用铰接轴铰接连接；铰接轴轴向大体垂直于手指延伸方向设置。

连接杆15的一端与手指杆14可转动地连接，另一端与内套杆112可转动地连接；外套管111的自由端与手背杆13可转动地连接。连接杆15与手指杆14、内套杆112可以采用铰接轴连接；外套管111与手背杆13之间也可以采用铰接轴连接。

根据前述的结构可知：操作者带上遥操作手套后，当其手指相对手背发生移动时，其中的手指杆14也相对于手背杆13转动。在手指杆14移动的过程中，手指杆14相对连接杆15转动，并带动连接杆15运动，而连接杆15带动内套杆112相对外套管111移动。此时，如果电磁铁115通电，电磁铁115向内套杆112施加压力，并因压力产生摩擦力。摩擦力限制内套杆112和外套管111的相对移动，并通过连接杆15和手指杆14实现了力反馈。

结合前文描述可知，本实施例提供的遥操作手套将制动部114集成到外套管111内；制动部114通过电磁力产生压力而实现制动，实现了结构的紧凑化。

如图2所示，本实施例中，制动部114还包括闸皮116。闸皮116在外套管111的延伸方向上也相对于外套管111固定，并且闸皮116设置在电磁铁115的内周面和内套杆112之间。当电磁铁115通电而向内套杆112表面施加压力时，压力通过闸皮116传递至内套杆112。此时，如果内套杆112相对于外套管111移动，则闸皮116向内套杆112施加滑动摩擦力。因为闸皮116为摩擦系数较高的部件，所以采用闸皮116可以提高向内套杆112施加的滑动摩擦力。

本实施中，闸皮116包括一环形弹性件，环形弹性件具有一定的外张力。在电磁铁115未通电或者通电电流较小的情况下，环形弹性件向外侧长进而使得扇环型的电磁铁115的外周面贴合外套管111的内周面。如此，如果套杆装置应用在移动部件上，在电磁铁115未通电的情况下，此时电磁铁115在环形弹性件的弹性力作用下而贴靠外套管111的内周面，而避免出现电磁铁115随意晃动等问题。

进一步地请参见图2，本实施例中，环绕各个电磁铁115的绕组串联连接，因此各个电磁铁115上中绕组的电流相同。如此，整个制动部114仅需要设置两个端口就可以实现各个电磁铁115的通电生磁。

进一步地，各个电磁铁115的形状相同，并且各个电磁铁115上的绕组数量相同。则可以确定，各个电磁铁115的磁性相同，各个电磁铁115产生的压力也就大体相同(此时不考虑重力作用)。

以下对本实施例中各个电磁铁115的受力特性做分析。假设扇环柱型电磁铁115的高度为h，扇环电磁铁115的外环半径为r1，内环半径为r3，填充系数为δ，线圈窗口的宽度为a，线圈窗口的高度为b，每个电磁铁115中贴心对应的圆心角为θ，则每个电磁铁115的线圈匝数而每匝线圈的平均长度l1＝2·(h+r2-r1+b+a)，则每个电磁铁115上的线圈导线纵长度l2＝nl1；每个电磁上的线圈电阻为则每个电磁铁115的线圈安匝数为电磁力f电磁可以根据前述的ni直接计算得到。通过力学分析，每个电磁铁115施加到内套环上的压力则对应产生的摩擦力为四个电磁铁115产生的摩擦力为4f。

如前所述，本实施例中的电磁铁115的数量为4个，在其他实施例中，电磁铁115的数量也可以是其他数量，只要电磁铁115的圆心角长度保证相邻磁极磁性相反的情况下能够产生吸引力即可。在其他实施例中，也可以不设置前述的闸皮116，而直接使用电磁铁115的内圈与内套杆112摩擦。

图3是实施例提供的内套杆112的结构示意图。如图3所示，本实施例中，内套杆112上还设置有限位配合部113。对应的，在外套管111的内表面设置有限位部(图中未示出)，限位部和限位配合部113配合可以用于限定内套杆112移动的极限位置，避免内套杆112脱离外套管111。本实施例中，内套杆112上设置有两个限位配合部113；当内套杆112安装在外套管111内后，两个限位配合部113分别位于制动部114的两侧，分别与位于制动部114两侧的两个限位部配合而实现位置固定。

本实施例中，限位配合部113包括外周侧的环形贴紧面，环形贴紧面的半径与外套管111的内表面形状贴合。可以想到，限位配合部113的环形贴紧面可以与外套管111的内表面贴合，使得内套杆112在延外套管111移动的过程不会发生摆动，而提高了内套杆112的稳定性。

本实施例中，位于内套杆112内的限位部除了起到和限位部配合而限制内套杆112极限位置的作用外，还可以起到限制电磁铁115相对外套管111移动的作用。

如图1所示，本实施例中，外套管111的横截面为圆环型，电磁铁115为横截面为扇环型的电磁铁115。在其他实施例中，外套管111的横截面也可以为其他形状，对应的电磁铁115也可以的横截面也可以相对应的改进。

请参见图1，本实施例中，本实施例中，根据手指指节的数量(针对拇指为两个指节，针对其他手指为三个指节)，手指杆14包括对应数量的手指支杆141。各个手指支杆141均安装在指套部122上，并且顺次可转动地连接；对应的，连接杆15包括与手指支杆141数量相同的连接支杆151和中继杆152；各个连接杆15的一端分别与一个手指支杆141可转动地连接，另一端均与中继杆152可转动地连接，中继杆152与内套杆112连接。实际应用中，中继杆152和手指支杆141间铰接连接；一个端部的手指支杆141与手背杆13铰接连接。

可以想到，通过设置中继杆152、各个连接支杆151、内套杆112和外套管111的长度操作者在佩戴遥操作设备的情况下手指可以活动至常规的极限位置。

另外，本实施例中，为了使得一个遥操作手套能够被多个操作者使用，还做了如下设置：(1)各个手指支杆141和手背杆13采用多节结构设置，以根据使用者的手指指节长度、手背长度适应性地调整；(2)在各个手指支杆141和连接支杆151之间分别设置一调整件16，调整件16与连接支杆151铰接连接。在使用前，可以通过调整调整件16在手指支杆141上的位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。