一种触觉反馈机构以及装置

    技术2025-04-12  33


    本发明涉及人机交互,尤其涉及一种触觉反馈机构以及装置。


    背景技术:

    1、智能机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的学科,它集合了精密机械、光学、材料学、电子学、自动控制、人工智能等技术,大规模应用于工业、航天、军事、勘探、救援、医疗、民生等领域。随着智能机器人技术在社会生产中的广泛运用,如何实现高效、安全的人机交互成为一个重要课题。人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问,其核心目标就是实现高效、有效和安全的交互。

    2、传统的机器人领域对从使用者到机器人的信息通路研究非常多,有大量的技术诸如肌电图,脑机接口等等,已经趋向于成熟。但是,目前对于从机器人到使用者的信息通路研究尚未成熟,现有的触觉反馈装置采用振动电机产生振动信号或电极产生电流刺激来实现触觉反馈,这两种方法的刺激频率高,其导致使用一段时间后会使用者会麻木、脱敏,并且现有的反馈方法难以增加信息传递的种类。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的技术问题是:提供一种触觉反馈机构,以解决现有的触觉反馈装置存在反馈效率低、反馈效果差的问题。

    2、为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:提供一种触觉反馈机构,包括滚轮、支架、第一记忆金属件、第二记忆金属件、牵引件和可形变的双稳态梁,所述滚轮可转动地设于所述支架上,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件分别与所述滚轮周向的两侧连接,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件均与所述支架连接,所述牵引件分别与所述滚轮和所述双稳态梁连接,当所述滚轮转动时通过所述牵引件带动所述双稳态梁产生形变。

    3、进一步的,所述双稳态梁包括形变内核,所述形变内核包括导向杆和形变件,所述形变件与所述导向杆连接或者一体成型,所述导向杆与所述牵引件连接。

    4、进一步的,所述导向杆的长度方向与所述形变件的长度方向相互垂直设置。

    5、进一步的,所述形变件的两端设于所述支架上。

    6、进一步的,所述双稳态梁还包括成对设置的导向板,成对设置的所述导向板分别设于所述导向杆的相对两侧,所述导向板上开设有用于连接所述牵引件的牵引孔。

    7、进一步的,还包括位置传感器,所述位置传感器设于靠近所述滚轮的位置,以检测所述滚轮的转动位置。

    8、进一步的,所述滚轮的端部设有凸块,所述凸块用于抵触所述支架。

    9、本发明还提供了一种触觉反馈装置,包括穿戴机构、主控器和多个上述的触觉反馈机构,所述触觉反馈机构设于所述穿戴机构上,所述主控器分别与多个所述触觉反馈机构电连接,以分别控制多个所述触觉反馈机构振动。

    10、进一步的,所述穿戴机构包括头盔本体,所述头盔本体上开设有与多个呈阵列排布的触点安装孔,多个所述触点安装孔与多个所述触觉反馈机构一一匹配设置。

    11、进一步的,还包括高频振动机构,所述高频振动机构设于所述穿戴机构上。

    12、本发明的有益效果在于:本发明提供的这种触觉反馈机构能够通过激励第一记忆金属件或者第二记忆金属件来带动滚轮转动,滚轮转动过程中通过牵引件对双稳态梁产生牵引力,从而使得双稳态梁能够在两个稳定状态之间发生形变;一方面,通过激励相应的记忆金属件能够使得双稳态梁靠近或者远离人体的皮肤,以对人体皮肤产生触感,从而使得该触觉反馈机构能够作为动态触点使用。另一方面,交错时间激励两个记忆金属件能够使得滚轮往复转动,并且通过牵引件对双稳态梁产生牵引力并且使得双稳态梁反复产生形变,双稳态梁在形变过程中会产生应力并且通过应力产生高振幅的振动效果,因为该触觉反馈装置基于两个记忆金属件受激励形变而产生振动效果,所以触觉反馈机构的振动频率低。因此本发明设计的这种触觉反馈机构相对于现有的振动电机和电极而言不容易令使用者麻木、脱敏,该触觉反馈机构的反馈效果好、反馈效率高。

    13、本发明设计的这种触觉反馈机构结构简单小巧、安全性高、普适性高,该触觉反馈机构能够应用于各种触觉反馈装置,例如触觉反馈头盔,应用该触觉反馈机构的触觉反馈装置同样能够具有反馈效果好、反馈效率高的优点,触觉反馈装置还能够具备结构集成度高、轻便、佩戴舒适性高的优点。



    技术特征:

    1.一种触觉反馈机构,其特征在于,包括滚轮、支架、第一记忆金属件、第二记忆金属件、牵引件和可形变的双稳态梁,所述滚轮可转动地设于所述支架上,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件分别与所述滚轮周向的两侧连接,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件均与所述支架连接,所述牵引件分别与所述滚轮和所述双稳态梁连接,当所述滚轮转动时通过所述牵引件带动所述双稳态梁产生形变。

    2.根据权利要求1所述的触觉反馈机构,其特征在于,所述双稳态梁包括形变内核,所述形变内核包括导向杆和形变件,所述形变件与所述导向杆连接或者一体成型,所述导向杆与所述牵引件连接。

    3.根据权利要求2所述的触觉反馈机构,其特征在于,所述导向杆的长度方向与所述形变件的长度方向相互垂直设置。

    4.根据权利要求2所述的触觉反馈机构,其特征在于,所述形变件的两端设于所述支架上。

    5.根据权利要求2所述的触觉反馈机构,其特征在于,所述双稳态梁还包括成对设置的导向板,成对设置的所述导向板分别设于所述导向杆的相对两侧,所述导向板上开设有用于连接所述牵引件的牵引孔。

    6.根据权利要求1所述的触觉反馈机构,其特征在于,还包括位置传感器,所述位置传感器设于靠近所述滚轮的位置,以检测所述滚轮的转动位置。

    7.根据权利要求1所述的触觉反馈机构,其特征在于,所述滚轮的端部设有凸块,所述凸块用于抵触所述支架。

    8.一种触觉反馈装置,其特征在于,包括穿戴机构、主控器和多个如权利要求1-7任意一项所述的触觉反馈机构,所述触觉反馈机构设于所述穿戴机构上,所述主控器分别与多个所述触觉反馈机构电连接,以分别控制多个所述触觉反馈机构振动。

    9.根据权利要求8所述的触觉反馈装置,其特征在于,所述穿戴机构包括头盔本体,所述头盔本体上开设有与多个呈阵列排布的触点安装孔,多个所述触点安装孔与多个所述触觉反馈机构一一匹配设置。

    10.根据权利要求8所述的触觉反馈装置,其特征在于,还包括高频振动机构,所述高频振动机构设于所述穿戴机构上。


    技术总结
    本发明公开了一种触觉反馈机构以及装置,包括滚轮、支架、第一记忆金属件、第二记忆金属件、牵引件和可形变的双稳态梁,所述滚轮可转动地设于所述支架上,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件分别与所述滚轮周向的两侧连接,所述第一记忆金属件与所述第二记忆金属件均与所述支架连接,所述牵引件分别与所述滚轮和所述双稳态梁连接,当所述滚轮转动时通过所述牵引件带动所述双稳态梁产生形变。本发明设计的这种触觉反馈机构采用记忆金属件作为驱动材料,其质量更轻、便携性更好,并且这种触觉反馈机构相对于现有的振动电机和电极而言不容易令使用者麻木、脱敏,该触觉反馈机构的反馈效果好、反馈效率高。

    技术研发人员:张世武,陶哲,金虎,马文鹏,欧阳一鸣,张浩宇,王铎霖,刘海燕,杨浩
    受保护的技术使用者:中国科学技术大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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