本发明涉及无线体感领域，具体的说是一种体感手套。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，人机交互方式有了很大的改变，人们不仅局限于鼠标键盘这类死板的交互，而随着VR技术的兴起，体感交互方式更受年轻人的追捧，在操作上也更有乐趣。目前的手套交互中，对手部动作的捕捉不够精确，没有兼顾动作捕捉与触感模拟的功能，而且大多在封闭系统中使用，兼容性不够。
公开号为CN103263094B的中国发明专利“一种智能感应手套系统”，使用了大量传感器布置在手套的各处收集手部动作信息，捕捉较为全面，但缺少触觉反馈系统，使得交互体验下降。
公开号为CN107413047A的中国发明专利“一种体感游戏手套”，采用了气泵推动手指关节处的气动伸缩杆模拟负载感，整个手套系统体积较大，携带不便，且无其他触觉模拟和手部动作捕捉，扩展性较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提出了一种体感手套，兼具动作捕捉与触觉反馈，能模拟负载感，提升交互体验。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种体感手套，包括承载电路元件的手套，所述手套的掌背一侧表面铺贴有用于发电的柔性薄膜状的太阳能电池，所述太阳能电池的下方安装有手套的控制电路板，所述手套的腕部设置有夹层，夹层内安装有薄片状的锂电池，所述手套的五个手指位置的背面贴附有五条用于感应手指弯曲程度的应变片，所述手套的手指正面靠近手指末端的表面安装有压力传感器，所述手套的手指正面靠近手指末端的内侧设置有夹层，夹层内放置有震动马达，所述手套的掌心处表面安装有红外测距模块与发热薄膜，所述控制电路板通过导线连接于所述太阳能电池、锂电池、应变片、压力传感器、震动马达、红外测距模块与发热薄膜。
所述手套的手指末端固定有牵引线的一端，所述牵引线的另一端固定有绞盘，所述绞盘连接有舵机，通过所述舵机拉动所述牵引线模拟负载感。
所述控制电路板内包括用于处理各传感器采集和数据传输的主控模块、用于采集加速度与重力加速的陀螺仪传感器、用于感知地磁方位的地磁传感器、用来测量气压判断海平面高度的气压计与用于和上位机无线传输的无线模块。
所述太阳能电池连接于所述控制电路板，所述控制电路板上有太阳能充电模块，在光线充足的情况下为所述锂电池进行充电，此外所述控制电路板上还有USB接口可以直接外接电源充电。
所述应变片连接所述控制电路板上，共有5片所述应变片，所述控制电路板上有放大电路对所述应变片的信号进行放大采集，采集后的信号输入所述主控模块。
所述压力传感器使用电阻式薄膜压力传感器，共五个所述压力传感器连接于所述主控模块的五个ADC采集通道，将压力值转换为电压值进行读取。
所述震动马达采用薄片式圆形小马达制造震动触感，所述震动马达连接有调速电路，通过所述主控模块的PWM通道控制每个马达的震动幅度大小。
所述发热薄膜采用PTC发热薄膜，所述发热薄膜连接有调压电路，所述调压电路由所述主控模块的PWM通道控制，所述发热薄膜能够被控制发热程度模拟热感。
所述陀螺仪传感器、地磁传感器、气压计、应变片、压力传感器与红外测距模块可选择地被周期性采集有效数据，通过所述无线模块上传到接收端或上位机，所述无线模块接收下行的数据用于控制所述震动马达的震动大小与所述发热薄膜的温度大小营造触觉。
本发明的有益效果是：
本发明能够全面地采集手部动作数据，通过无线通道与上位机进行交互，方便快捷，没有线缆束缚；能模拟触觉、温度感受、负载感受；模块化设计，兼容性好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的手套背面示意图；
图2为本发明的手套正面示意图；
图3为本发明的控制电路板结构图；
图4为本发明的负载模拟装置结构图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示的手套背面示意图：
一种体感手套，包括承载电路元件的手套1，所述手套1的掌背一侧表面铺贴有用于发电的柔性薄膜状的太阳能电池2，所述太阳能电池2的下方安装有手套的控制电路板3，所述太阳能电池2与所述控制电路板3之间贴有隔热膜以防止阳光直射下高温对电路板造成损伤；
所述手套1的腕部设置有夹层，夹层内安装有薄片状的锂电池4，所述锂电池4使用质量轻能量密度高柔韧性好的聚合物锂电池最为合适；
所述手套1的五个手指位置的背面贴附有五条用于感应手指弯曲程度的应变片5，所述应变片5是薄膜式电阻应变片，当手指弯曲时带动应变片弯曲导致应变片的阻值发生改变，这个改变的值一般是很小的，需要将应变片连接到放大电路对电压放大后采集。
如图2所示的手套正面示意图：
所述手套1的手指正面靠近手指末端的表面安装有压力传感器6，所述手套1的手指正面靠近手指末端的内侧设置有夹层，夹层内放置有震动马达7，所述手套1的掌心处表面安装有红外测距模块8与发热薄膜9，所述控制电路板3通过导线连接于所述太阳能电池2、锂电池4、应变片5、压力传感器6、震动马达7、红外测距模块8与发热薄膜9。
如图3所示的控制电路板结构图：
所述控制电路板3内包括用于处理各传感器采集和数据传输的主控模块301、用于采集加速度与重力加速的陀螺仪传感器302、用于感知地磁方位的地磁传感器303、用来测量气压判断海平面高度的气压计304与用于和上位机无线传输的无线模块305。
所述陀螺仪传感器302、地磁传感器303、气压计304、应变片5、压力传感器6与红外测距模块8可选择地被周期性采集有效数据，对应于采集了重力加速度与加速度、地磁航向、气压即海平面绝对高度值、手指弯曲程度、指尖压力值和手掌朝向的测距值，通过所述无线模块305将所述数据实时上传到接收端或上位机，所述无线模块305可以是wifi或蓝牙或其他射频模块，可以根据实际项目需求和实际数据采集协议设置选取不同的模块。
如图4所示的负载模拟装置结构图：
在游戏交互或模拟机械臂交互中，一方面手套要采集手部数据上传给游戏端或执行端如机械爪进行示教，另一方面游戏或执行端的机械爪等会反馈抓取的触感，模拟出真实操作触感，通过执行端的数据反馈，使用所述无线模块305接收下行的数据用于控制所述震动马达7的震动大小营造指尖触碰感，所述发热薄膜9采用PTC发热片，具有温度范围可调，安全系数高，柔韧性好的特点，通过控制所述发热薄膜9的温度大小营造掌心的接触温度感。
此外，抓握时有一定的负载感，表现为对手指弯曲时的抗拒力，所述手套1的手指末端固定有牵引线10的一端，所述牵引线10的另一端固定有绞盘11，所述绞盘11连接有舵机12，通过所述舵机12拉动所述牵引线10，带动手套末端向抓握的反方向运动，通过控制所述舵机12转动角度的大小调整抗拒力的大小，模拟出抓握时的负载感。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。