基于磁场反馈的触感数据手套的制作方法

本发明涉及智能设备领域，具体而言，涉及一种基于磁场反馈的触感数据手套。

背景技术：

随着着计算机软硬件技术的飞速发展和动画制作要求的提高，在越来越多的高新技术领域，运动捕捉已经进入了实用化阶段，成功地应用于虚拟现实、游戏等许多方面。体感设备的输入方式也越来越多样化，根据不同使用场景有不同的体感设备。对于手势识别，现在多采用数据手套，但是目前的数据手套往往只能检测手势，不能提供触感等反馈，给人的真实感较低，因此使用范围受到限制，不利于推广使用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于磁场反馈的触感数据手套，可配套虚拟现实设备使用，能为用户提供更加真实的触感反馈。

本发明采用的技术方案是：提供基于磁场反馈的触感数据手套，与空间磁场配合使用，包括佩戴在人体手上、用于检测手部姿态的数据手套，还包括贴合在所述数据手套上的触感手套以及分别与所述数据手套和触感手套相连的处理单元，所述触感手套包括设有可通电产生磁场的电磁导线组的触点，所述处理单元用于根据所述数据手套测得手部姿态判断所述空间磁场与人手各个部位的角度，并通过所述角度控制所述电磁导线组通电，使所述电磁导线组产生与所述空间磁场相互作用的磁场，以使所述触点对手部产生压力。

在本发明所述的触感数据手套中，所述触点分布在所述触感手套的手指和手掌部分，所述触点呈球状或椭球状。

在本发明所述的触感数据手套中，所述触点可分为大拇指区域触点、食指区域触点、中指区域触点、无名指区域触点、小指区域触点和手掌区域触点，所述处理单元分别与所述大拇指区域触点、食指区域触点、中指区域触点、无名指区域触点、小指区域触点和手掌区域触点相连接。

在本发明所述的触感数据手套中，所述电磁导线组包括三组相互垂直的平行导线，所述处理单元可根据所述角度对应选择所述电磁导线组中一组或两组平行导线通电。

在本发明所述的触感数据手套中，所述触点包括垂直于所述数据手套设置的主压缩机构、垂直于所述主压缩机构设置的辅压缩机构以及杠杆机构，所述主压缩机构和所述辅压缩机构内均设有所述电磁导线组，所述杠杆机构的两端相互垂直并可绕轴心旋转，且其第一端与所述主压缩机构远离所述数据手套的一端相连或相对设置，第二端与所述辅压缩机构远离所述主压缩机构的一端相连或相对设置。

在本发明所述的触感数据手套中，所述杠杆机构包括整体呈“m”形的杠杆主体以及设置在所述杠杆主体中间位置处的转轴，所述杠杆主体一端的下侧面与所述主压缩机构远离所述数据手套一端的上侧面相连或相对设置，所述杠杆主体另一端的内侧面与所述辅压缩机构远离所述主压缩机构一端的外侧面相连或相对设置。

在本发明所述的触感数据手套中，还包括设置在所述杠杆机构第一端上侧、用于限制所述杠杆机构进一步向上转动的顶部限位块以及围绕所述主压缩机构设置、用于保证所述主压缩机构始终直立的侧壁限位块。

在本发明所述的触感数据手套中，所述主压缩机构远离所述数据手套一端和所述辅压缩机构远离所述主压缩机构一端均与所述杠杆机构固定相连，所述主压缩机构和所述辅压缩机构内还设有与所述电磁导线组相连的弹簧机构，所述弹簧机构用于在外力消失后使所述主压缩机构和所述辅压缩机构恢复原状。

在本发明所述的触感数据手套中，所述触点还包括设置在所述主压缩机构靠近所述数据手套一端的承压装置，所述主压缩机构对外界的压力通过所述承压装置传输。

在本发明所述的触感数据手套中，所述辅助压缩机构设有两个，两个所述辅助压缩机构与所述主压缩机构三者相互垂直。

本发明提供的基于磁场反馈的触感数据手套结构简单、使用方便，可根据人体手部姿态，分区域精准反馈压力触感，可配合虚拟现实设备使用，能为用户提供更加真实的虚拟现实体验。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中的触点的结构示意图；

图3是本发明实施例中的电磁导线组的结构示意图；

图4是本发明实施例中的主压缩机构压缩端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的基于磁场反馈的触感数据手套，包括数据手套14、触感手套12以及处理单元。数据手套14用于佩戴在人体手上、用于检测手部的姿态，其可实时获取人手的动作姿态，通过对数据手套14采集的数据进行处理后，可以真实还原人的手部动作及姿态；数据手套14通过对人体手部的生理结构和运动机理进行分析后，建立手部运动的数学模型，并通过在手部动作的关键部位安装传感装置来测量手掌或手指弯角伸张的变化；本实施例中的数据手套14主要是通过三轴数字加速度传感器来进行数据采集后进行相关处理得到人手的动作姿态。触感手套12贴合在数据手套14上，与数据手套14合为一体，其包括多个设有可通电产生磁场的电磁导线组1653的触点16，触点16呈球状或椭球状，分布在触感手套12的手指和手掌部分；由于在正常握持过程中，掌心部分基本上不与物体产生接触，因此，在掌心位置可以不设置触点16，以节省成本。所述处理单元分别与数据手套14和触感手套12电性相连，其可读取数据手套14测得的姿态信息并控制触感手套12动作。在本实施例中，触点16可分为分布在大拇指区域的大拇指区域触点、分布在食指区域的食指区域触点、分布在中指区域的中指区域触点、分布在无名指区域的无名指区域触点、分布在小指区域的小指区域触点和分布在手掌区域的手掌区域触点，所述处理单元分别与大拇指区域触点、食指区域触点、中指区域触点、无名指区域触点、小指区域触点和手掌区域触点电性相连。该触感数据手套在使用时与空间磁场配合使用，空间磁场可以是人造磁场，如在活动空间中制造出的平行磁场。在所述处理单元中预设有空间磁场的磁场方向，当用户佩戴该触感数据手套进入空间磁场时，所述处理单元可根据数据手套14测得手部姿态判断空间磁场与人手各个区域部位的角度，并根据所述角度控制全部的触点16或相应区域部位的触点16中的电磁导线组1653通电，使电磁导线组1653产生与空间磁场相互作用的磁场，以使全部的触点16或部分触点16对手部产生压力，使用户产生体感。

进一步地，如图2所示，本实施例中的触点16包括外壳以及设置在外壳内的顶部限位块161、侧壁限位块162、主压缩机构165、辅压缩机构166、承压装置167和杠杆机构163，主压缩机构165垂直于数据手套14设置，辅压缩机构166垂直于主压缩机构165设置，主压缩机构165可在垂直于数据手套14的方向自由移动，辅压缩机构166可在垂直于主压缩机构165的方向自由移动。主压缩机构165和辅压缩机构166内均设有电磁导线组1653，当电磁导线组1653通电产生磁场并发生相互作用力时，主压缩机构165和辅压缩机构166都将根据作用力的方向产生相对位移。杠杆机构163的两端相互垂直并可绕轴心旋转，且其第一端与主压缩机构165远离数据手套14的一端上侧固定相连，第二端与辅压缩机构166远离主压缩机构165的一端外侧固定相连，通过杠杆机构163使辅压缩机构166。通过以上设置，在主压缩机构165受到向下的相互作用力时可直接对人手部位产生压力，但主压缩机构165中的电磁导线组1653只能在与其方向匹配的磁场中产生相应的力，而在虚拟现实场景的三维空间中可能存在某些角度无法受力的情况，因此，本实施例较好的通过杠杆机构163的辅压缩机构166解决了此问题，辅压缩机构166与主压缩机构165垂直设置，与主压缩机构165相互补充，可在主压缩机构165无法感应的角度与空间磁场产生相互作用力，并通过杠杆机构163传输至主压缩机构165以对人手部位产生压力。具体的，杠杆机构163包括整体呈“m”形的杠杆主体168以及设置在杠杆主体168中间位置处的转轴164，转轴164两端固定在所述壳体上，杠杆主体168一端的下侧面与主压缩机构165远离数据手套14一端的上侧面固定相连，杠杆主体168另一端的内侧面与辅压缩机构166远离主压缩机构165一端的外侧面固定相连。辅助压缩机构166为了保证平衡性一般对称设置，本实施例共设有两组，两组辅助压缩机构166与主压缩机构165三者相互垂直，即三者呈三维展开，相应的，杠杆主体168的另一端设置为90度折角形，同时与两组相互垂直的辅助压缩机构166固定相连，从而使该触感数据手套可实现三维受力，使其在空间磁场中的压力触感更加精准；同时，这样可以方便在磁场情况不改变的情况下对不同情况下的受力进行模拟。如图3所示，电磁导线组1653具体包括三组相互垂直的平行导线(通电螺线管)，所述处理单元可根据角度对应选择电磁导线组1653中一组或两组平行导线通电，使其对外产生压力。顶部限位块161设置在杠杆机构163第一端上侧，用于限制杠杆机构163进一步向上转动；侧壁限位块162围绕主压缩机构165设置，用于使主压缩机构165始终保证直立，使其受压点可控。顶部限位块161和侧壁限位块162均固定在壳体或数据手套14上。在主压缩机构165和辅压缩机构166内还设有与电磁导线组1653相连的弹簧机构，弹簧机构用于在外力消失后使主压缩机构165和辅压缩机构166恢复原状，以避免主压缩机构165和辅压缩机构166自身的重力对用户的体感产生影响。承压装置167设置在主压缩机构165靠近数据手套14一端，主压缩机构165对外界的压力通过承压装置167传输；部分触点16中的承压装置167可以根据需要设置为玩具电击装置，即，当主压缩机构165对承压装置167产生压力时，玩具电击装置即对用户手部产生瞬时微小电击，使其感受到微弱痛感，以增强虚拟现实游戏的真实体感体验。如图4所示，主压缩机构165进一步包括位于支撑端1651、压缩端1652以及连接支撑端1651和压缩端1652的弹簧机构，电磁导线组1653设置在压缩端1652内。

当使用者佩戴该触感数据手套进行使用时，空间中的人造磁场启动，在活动空间中制造出平行磁场，同时可为用户佩戴虚拟现实头盔，为用户启动与磁场空间相匹配的虚拟现实场景。当使用者在游戏或虚拟场景中触碰到物体时，所述处理单元根据数据手套14的形状判断数据手套14各个区域部位与磁场的角度，并根据角度来控制在主压缩机构165和辅压缩机构166上的电磁导线组1653通电。例如，当大拇指区域触点的辅压缩机构166的延伸方向与磁场方向相同时，所述处理单元控制大拇指区域触点的主压缩机构165上的电磁导线组1653通电或反向通电，使主压缩机构165对手部产生压力，使佩戴手套的使用者产生触感；当主压缩机构165的延伸方向与磁场方向相同时，所述处理单元控制辅助压缩机构166通电或反向通电，使辅助压缩机构166对杠杆机构163产生压力，通杠杆机构163的转动对主压缩机构165产生压力，从而使佩戴手套的使用者产生触感。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。