CN103158162B - 外构架式双向力反馈数据手套 - Google Patents

Abstract

外构架式双向力反馈数据手套，它涉及了一种检测人手手指运动状态并具有双向主动驱动反馈从手受力的力反馈数据手套。本发明是为了解决现有的力反馈数据手套关节测量机构与力反馈机构分离，系统复杂结构臃肿，维护困难，且不能实现双向主动驱动及价格昂贵等缺点，将关节检测机构和力反馈机构集成于一体，并采用独特的连接方式和巧妙的关节测量点布局，使操作者在使用该数据手套时，五个手指能保持最大程度的灵活，手指各个关节的运动状态都能被精确检测到，使被控制的从手的每个手指关节都能与操作者对应的手指关节协同一致动作，并能将从手在具体的工作环境中的受力情况反馈给操作者，以增强虚拟现实或遥操作的临场感。

Description

外构架式双向力反馈数据手套

技术领域

本发明涉及一种检测人手手指运动状态，并具有双向主动驱动和力反馈功能的数据手套。

背景技术

由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个手指的多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需用到数据手套，而具有力反馈功能的数据手套是对机器人的机械手实施遥操作的最有效装置，它通过测量操作者手指各个指节的位置信息作为控制指令控制机械手的手指跟踪人手手指运动，并能将机械手各个关节在运动过程中的受力情况在数据手套上模拟出来，作用在操作者的手上，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟仿真技术不断发展，其主要的交互设备就是力反馈数据手套，例如在一个由计算机虚拟的场景里，控制一双虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有游戏、3D动画制作等都需要用到力反馈数据手套，但目前市场上的力反馈数据手套系统复杂，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的力反馈数据手套价格昂贵、系统复杂、维护困难等缺点，提出了一种将外置角度传感器和关节双向主动驱动装置结合为一体，在检测人手关节运动信息的同时也将反馈回来的力觉信息转化成力或力矩直接作用于人手的方法，极大简化了复杂的力反馈数据手套系统。本发明可检测和驱动人手五个手指所有关节的运动，其难点在于依附在人手外部的构架的设计，因为外置角度传感器的体积较大，再加上驱动电机、齿轮、摇臂、连杆等部件，会干扰手指的运动，但本发明通过对外部构架的优化设计，在各个关节基座之间采用独特的连接方式，并对各关节测量点巧妙布局，降低或消除了检测机构和驱动机构对操作者手指运动的阻碍和影响，令操作者在使用该力反馈数据手套时，其五个手指的运动还能保持最大程度的灵活和轻巧。本发明在关节驱动装置里加入了离合器，当系统有力反馈信号时，驱动电机连接被驱动的关节，并对关节施加力的作用，当系统没有力反馈信号时，驱动电机断开被驱动关节的连接，减少和降低了关节运动的阻力，使关节的运动更加顺畅。力反馈数据手套五个手指关节的运动角度由设置在手套上相应的角度传感器通过相应的数学算法测量，所有关节在其运动方向或复杂运动的分解方向上都设置有独立的驱动装置，每一个驱动装置又与被驱动关节上相应的角度传感器配合工作形成闭环控制，以实现力反馈控制并提高其精确性。本发明可以精确、灵敏地检测出拇指、食指、中指、无名指、小指的各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并对每个关节具有双向主动驱动和力反馈功能，使用简单，穿戴方便，容易维护，并可极大降低力反馈数据手套的成本。

附图说明

图1是本发明整体结构的轴侧图。

图2是本发明整体结构的下视图。

图3是手套101与手掌基座102及各指节机构分解示意图。

图4是驱动部件111的结构示意图。

图5是拇指检测驱动机构103的腕掌关节结构示意图。

图6是拇指检测驱动机构103的放大视图。

图7是拇指检测驱动机构103的结构示意图。

图8是掌指关节检测驱动机构108的三视图及轴测图。

图9是掌指关节检测驱动机构108的结构示意图。

图10是关节检测驱动机构109的三视图及轴测图。

图11是关节检测驱动机构109的结构示意图。

图12是食指检测驱动机构104的结构示意图。

图13是中指检测驱动机构105的结构示意图。

图14是无名指检测驱动机构106的结构示意图。

图15是小指关节检测驱动机构110的三视图及轴测图。

图16是小指关节检测驱动机构110的结构示意图。

图17是小指检测驱动机构107的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要零部件：

101.手套                    102.手掌基座                103.拇指检测驱动机构

104.食指检测驱动机构        105.中指检测驱动机构        106.无名指检测驱动机构

107.小指检测驱动机构        108.掌指关节检测驱动机构    109.关节检测驱动机构

110.小指关节检测驱动机构    111.驱动部件                3.拇指远指节基座

4.拇指近指节基座            5.拇指掌指节基座            6.食指远指节基座

9.中指远指节基座            12.无名指远指节基座         15.小指远指节基座

18.角度传感器               20.球头                     21.球头扣连杆

22.齿轮箱底座               29.掌指关节基座             40.微型电机

41.离合器摩擦片             42.摩擦片滑杆               43.回位拉簧

44.离合器盖                 53.指节基座                 58.指节基座

60.减速齿轮组

具体实施方式一：如图1、图2和图3所示，所述外构架式双向力反馈数据手套，包括手套101、手掌基座102、拇指检测驱动机构103、食指检测驱动机构104、中指检测驱动机构105、无名指检测驱动机构106、小指检测驱动机构107和掌指关节检测驱动机构108。所述外构架式双向力反馈数据手套可适用于大多数操作者不同大小的手型，所以大部分部件均预设有多个呈直线排列的安装孔，使操作者可根据实际需要选择合适的位置安装相关部件，让数据手套的各个关节点与操作者手指的各个关节点的位置对应达到最佳状态。所述手套101使用橡胶、棉、布、皮等柔性材料制成，以保证操作者带上手套后，手指的各个关节仍能灵活运动。所述手掌基座102设有孔座A、B、C、D、E，应使B、C、D和E四个孔座分别置于手套101所对应的食指、中指、无名指和小指的掌指关节位置上方，并通过粘合或其他方式将手掌基座102固定于手套101的手掌部位。

具体实施方式二：如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，所述拇指检测驱动机构103包括与手掌基座102顺序铰接的拇指掌指节基座5、拇指近指节基座4和拇指远指节基座3，每相邻的两个基座铰接处均安装有检测关节运动信息的角度传感器18及驱动部件111，检测拇指各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并在驱动部件111的作用下实现力反馈功能。

如图4所示，所述驱动部件111包括微型电机40和离合器，所述离合器由离合器摩擦片41、摩擦片滑杆42、回位拉簧43、离合器盖44组成，摩擦片滑杆42与微型电机40的轴固接，两片离合器摩擦片41分别套入摩擦片滑杆42两端，两片离合器摩擦片41之间连接有回位拉簧43，离合器盖44套入微型电机40的轴，离合器盖44与微型电机40的轴之间为滑动接触，离合器盖44上设有传动齿轮。动作实施过程：当微型电机40转速高于一定值时，两片离合器摩擦片41克服回位拉簧43的拉力分别向摩擦片滑杆42的两末端滑动并与离合器盖44的内壁接触，对离合器盖44产生摩擦力，带动离合器盖44转动；当微型电机40转速低于一定值时，两片离合器摩擦片41在回位拉簧43的作用下向轴心方向滑动，与离合器盖44的内壁分离，切断离合器盖44与微型电机40的连接。

如图5、图6和图7所示，所述拇指掌指节基座5通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的拇指掌指节部位，拇指掌指节基座5沿着人手拇指掌指节外部肌肉的不规则轮廓，采用半环形包围(掌指节背面-掌指节外侧面-掌指节正面)拇指掌指节，在该基座位于拇指掌指节背面的位置设有一摇臂F，外侧面位置设有一孔座G。拇指掌指节基座5的摇臂F与摇臂19通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接，所述摇臂19与角度传感器18的轴通过螺钉35固接，所述角度传感器18通过螺钉36固定在手掌基座102的孔座A内，所述摇臂19上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂19的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在手掌基座102的孔座N内，该驱动机构通过齿轮箱盖45固定。动作实施过程：当操作者的腕掌关节(CP)运动时，依附于拇指掌指节上的拇指掌指节基座5跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动摇臂19转动，使得孔座A内与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者的腕掌关节(CP)运动的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则孔座N内的驱动部件111无动作，摇臂19动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则孔座N内的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座A内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍拇指的腕掌关节(CP)运动，实现该关节的力反馈功能。

如图7所示，所述拇指近指节基座4通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的拇指近指节部位，拇指近指节基座4半包围拇指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，在该基座位于拇指近指节外侧面的位置设有两个孔座H和K，两个孔座的位置分别对应于拇指的掌指关节(MP)和指间关节(DIP)。拇指近指节基座4与拇指掌指节基座5通过摇臂28、连杆26、摇臂27铰接，所述摇臂28(内嵌轴承23)的底部与角度传感器18的轴通过螺钉36固接，所述角度传感器18由齿轮箱底座22及螺钉35固定在拇指近指节基座4的孔座H内，所述摇臂28上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂28的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在拇指近指节基座4上，该驱动机构通过齿轮箱盖47和齿轮箱盖48固定。所述摇臂28与连杆26一端通过螺钉24铰接，所述连杆26另一端与摇臂27通过螺钉24铰接，所述摇臂27(内嵌轴承23)与角度传感器18的轴通过螺钉36固接，所述角度传感器18通过螺钉35固定在拇指掌指节基座5的孔座G内，所述摇臂27上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂27的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在拇指掌指节基座5上，该驱动机构通过齿轮箱盖46固定。动作实施过程：人手拇指的近指节可绕掌指关节(MP)转动，可将其分解为两个方向上的分运动，一个是平行于拇指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于拇指近指节背面的外展或内收运动，当操作者拇指的掌指关节(MP)做屈伸运动时，依附于拇指近指节上的拇指近指节基座4跟随一起运动，并通过摇臂28和连杆26带动摇臂27转动，使得孔座G内与摇臂27联动的角度传感器18能测量出操作者拇指的掌指关节(MP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则拇指掌指节基座5上的驱动部件111无动作，摇臂27动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则拇指掌指节基座5上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂27在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座G内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍拇指的掌指关节(MP)屈伸运动，实现该关节的力反馈功能；当操作者拇指的掌指关节(MP)做外展或内收运动时，在该动作方向上，拇指掌指节基座5与摇臂27、连杆26、摇臂28是刚性连接的，所以依附于拇指近指节上的拇指近指节基座4直接带动孔座H内的角度传感器18转动，使得孔座H内的角度传感器18能测量出操作者拇指的掌指关节(MP)外展或内收的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则拇指近指节基座4上的驱动部件111无动作，摇臂28动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则拇指近指节基座4上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂28在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座H内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍拇指的掌指关节(MP)外展或内收运动，实现该关节的力反馈功能。

如图7所示，所述拇指远指节基座3通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的拇指远指节部位，拇指远指节基座3的一端为包围拇指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向拇指指间关节(DIP)，在该基座位于拇指远指节外侧面的位置设有一滑槽。拇指远指节基座3与拇指近指节基座4通过摇臂25铰接，所述摇臂25一端嵌入拇指远指节基座3的滑槽内，并通过螺钉24限位，所述摇臂25(内嵌轴承23)另一端与角度传感器18的轴通过螺钉36固接，所述角度传感器18由齿轮箱底座22及螺钉35固定在拇指近指节基座4的孔座K内，所述摇臂25上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂25的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在拇指近指节基座4上，该驱动机构通过齿轮箱盖49固定。动作实施过程：当操作者拇指的指间关节(DIP)做屈伸运动时，依附于拇指远指节上的拇指远指节基座3跟随一起运动，从而带动摇臂25转动，使得孔座K内与摇臂25联动的角度传感器18能测量出操作者拇指的指间关节(DIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则拇指近指节基座4上的驱动部件111无动作，摇臂25动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则拇指近指节基座4上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂25在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座K内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍拇指的指间关节(DIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

具体实施方式三：如图1、图8和图9所示，所述掌指关节检测驱动机构108包括驱动部件111、摇臂27、掌指关节基座29、连杆38、齿轮箱盖50和两个角度传感器18。掌指关节基座29底部(内嵌轴承39)与一个角度传感器18的轴通过螺钉36固接，所述掌指关节基座29可绕底部角度传感器(18)的轴心转动，所述掌指关节基座29下部外缘设有齿轮59，齿轮59的轴心与掌指关节基座29底部的角度传感器18的轴心重合，另一个角度传感器18通过螺钉35固定在掌指关节基座29的孔座L内，所述角度传感器18的轴与摇臂27(内嵌轴承23)的一端通过螺钉36固接，所述摇臂27上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂27的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在掌指关节基座29上，所述摇臂27另一端与连杆38一端通过螺钉24铰接。

具体实施方式四：如图1、图10和图11所示，所述关节检测驱动机构109包括驱动部件111、角度传感器18、摇臂19、齿轮箱盖51、齿轮箱盖52和指节基座53。指节基座53设有一个孔座M和一排用于球头20或螺钉24的安装孔Q，所述角度传感器18通过螺钉36固定于指节基座53的孔座M内，所述孔座M内的角度传感器18的轴与摇臂19通过螺钉35固接，所述摇臂19上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂19的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在指节基座53上，所述摇臂19另一端固接球头20。

具体实施方式五：如图1、图2、图3、图9、图11和图12所示，所述食指检测驱动机构104包括与手掌基座102顺序铰接的掌指关节检测驱动机构108、食指近指节部位的关节检测驱动机构109、食指中指节部位的关节检测驱动机构109和食指远指节基座6，每相邻的两个机构铰接处均安装有检测关节动作的角度传感器18及驱动部件111，检测食指各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并在驱动部件111的作用下实现力反馈功能。

如图9、图11和图12所示，所述食指近指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的食指近指节部位，所述指节基座53半包围食指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述掌指关节检测驱动机构108的连杆38与食指近指节部位的关节检测驱动机构109通过螺钉24铰接于安装孔Q处，所述掌指关节检测驱动机构108底部的角度传感器18固定在手掌基座102的孔座B内，所述掌指关节检测驱动机构108的外缘齿轮59通过减速齿轮组60的配合与安装在手掌基座102上的驱动部件111的齿轮啮合，该驱动机构通过齿轮箱盖54固定。动作实施过程：人手食指的近指节可绕掌指关节(MP)转动，可将其分解为两个方向上的分运动，一个是平行于食指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于食指近指节背面的外展或内收运动，当操作者食指的掌指关节(MP)做屈伸运动时，依附于食指近指节的关节检测驱动机构109跟随一起运动并通过连杆38带动摇臂27转动，使得孔座L内与摇臂27联动的角度传感器18能测量出操作者食指的掌指关节(MP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111无动作，摇臂27动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂27在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座L内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍食指的掌指关节(MP)屈伸运动，实现该关节的力反馈功能；当操作者食指的掌指关节(MP)做外展或内收运动时，在该动作方向上，关节检测驱动机构109与连杆38、摇臂27是刚性连接的，所以关节检测驱动机构109直接带动掌指关节检测驱动机构108绕其底部的角度传感器18的轴心转动，使得孔座B内的角度传感器18能测量出操作者食指的掌指关节(MP)外展或内收的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111无动作，掌指关节检测驱动机构108的运动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对掌指关节检测驱动机构108在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座B内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍食指的掌指关节(MP)外展或内收运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图12所示，所述食指中指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的食指中指节部位，所述指节基座53半包围食指中指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述食指近指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与食指中指节部位的关节检测驱动机构109的指节基座53通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者食指的近端指间关节(PIP)做屈伸运动时，依附于食指中指节部位的关节检测驱动机构109跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动食指近指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者食指的近端指间关节(PIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则食指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者食指的中指节可绕食指的近端指间关节(PIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则食指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍食指的近端指间关节(PIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图12所示，所述食指远指节基座6通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的食指远指节部位，所述食指远指节基座6的一端为包围食指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向食指的远端指间关节(DIP)，在该基座位于食指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面。所述食指中指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与食指远指节基座6通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者食指的远端指间关节(DIP)做屈伸运动时，依附于食指远指节上的食指远指节基座6跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动食指中指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者食指的远端指间关节(DIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则食指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者食指的远指节可绕食指的远端指间关节(DIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则食指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍食指的远端指间关节(DIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

具体实施方式六：如图1、图2、图3、图9、图11和图13所示，所述中指检测驱动机构105包括与手掌基座102顺序铰接的掌指关节检测驱动机构108、中指近指节部位的关节检测驱动机构109、中指中指节部位的关节检测驱动机构109和中指远指节基座9，每相邻的两个机构铰接处均安装有检测关节动作的角度传感器18及驱动部件111，检测中指各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并在驱动部件111的作用下实现力反馈功能。

如图9、图11和图13所示，所述中指近指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的中指近指节部位，所述指节基座53半包围中指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述掌指关节检测驱动机构108的连杆38与中指近指节部位的关节检测驱动机构109通过螺钉24铰接于安装孔Q处，所述掌指关节检测驱动机构108底部的角度传感器18固定在手掌基座102的孔座C内，所述掌指关节检测驱动机构108的外缘齿轮59通过减速齿轮组60的配合与安装在手掌基座102上的驱动部件111的齿轮啮合，该驱动机构通过齿轮箱盖55固定。动作实施过程：人手中指的近指节可绕掌指关节(MP)转动，可将其分解为两个方向上的分运动，一个是平行于中指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于中指近指节背面的外展或内收运动，当操作者中指的掌指关节(MP)做屈伸运动时，依附于中指近指节的关节检测驱动机构109跟随一起运动并通过连杆38带动摇臂27转动，使得孔座L内与摇臂27联动的角度传感器18能测量出操作者中指的掌指关节(MP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111无动作，摇臂27动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂27在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座L内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍中指的掌指关节(MP)屈伸运动，实现该关节的力反馈功能；当操作者中指的掌指关节(MP)做外展或内收运动时，在该动作方向上，关节检测驱动机构109与连杆38、摇臂27是刚性连接的，所以关节检测驱动机构109直接带动掌指关节检测驱动机构108绕其底部的角度传感器18的轴心转动，使得孔座C内的角度传感器18能测量出操作者中指的掌指关节(MP)外展或内收的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111无动作，掌指关节检测驱动机构108的运动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对掌指关节检测驱动机构108在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座C内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍中指的掌指关节(MP)外展或内收运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图13所示，所述中指中指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的中指中指节部位，所述指节基座53半包围中指中指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述中指近指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与中指中指节部位的关节检测驱动机构109的指节基座53通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者中指的近端指间关节(PIP)做屈伸运动时，依附于中指中指节部位的关节检测驱动机构109跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动中指近指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者中指的近端指间关节(PIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则中指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者中指的中指节可绕中指的近端指间关节(PIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则中指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍中指的近端指间关节(PIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图13所示，所述中指远指节基座9通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的中指远指节部位，所述中指远指节基座9的一端为包围中指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向中指的远端指间关节(DIP)，在该基座位于中指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面。所述中指中指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与中指远指节基座9通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者中指的远端指间关节(DIP)做屈伸运动时，依附于中指远指节上的中指远指节基座9跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动中指中指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者中指的远端指间关节(DIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则中指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者中指的远指节可绕中指的远端指间关节(DIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则中指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍中指的远端指间关节(DIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

具体实施方式七：如图1、图2、图3、图9、图11和图14所示，所述无名指检测驱动机构106包括与手掌基座102顺序铰接的掌指关节检测驱动机构108、无名指近指节部位的关节检测驱动机构109、无名指中指节部位的关节检测驱动机构109和无名指远指节基座12，每相邻的两个机构铰接处均安装有检测关节动作的角度传感器18及驱动部件111，检测无名指各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并在驱动部件111的作用下实现力反馈功能。

如图9、图11和图14所示，所述无名指近指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的无名指近指节部位，所述指节基座53半包围无名指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述掌指关节检测驱动机构108的连杆38与无名指近指节部位的关节检测驱动机构109通过螺钉24铰接于安装孔Q处，所述掌指关节检测驱动机构108底部的角度传感器18固定在手掌基座102的孔座D内，所述掌指关节检测驱动机构108的外缘齿轮59通过减速齿轮组60的配合与安装在手掌基座102上的驱动部件111的齿轮啮合，该驱动机构通过齿轮箱盖55固定。动作实施过程：人手无名指的近指节可绕掌指关节(MP)转动，可将其分解为两个方向上的分运动，一个是平行于无名指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于无名指近指节背面的外展或内收运动，当操作者无名指的掌指关节(MP)做屈伸运动时，依附于无名指近指节的关节检测驱动机构109跟随一起运动并通过连杆38带动摇臂27转动，使得孔座L内与摇臂27联动的角度传感器18能测量出操作者无名指的掌指关节(MP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111无动作，摇臂27动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂27在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座L内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍无名指的掌指关节(MP)屈伸运动，实现该关节的力反馈功能；当操作者无名指的掌指关节(MP)做外展或内收运动时，在该动作方向上，关节检测驱动机构109与连杆38、摇臂27是刚性连接的，所以关节检测驱动机构109直接带动掌指关节检测驱动机构108绕其底部的角度传感器18的轴心转动，使得孔座D内的角度传感器18能测量出操作者无名指的掌指关节(MP)外展或内收的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111无动作，掌指关节检测驱动机构108的运动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对掌指关节检测驱动机构108在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座D内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍无名指的掌指关节(MP)外展或内收运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图14所示，所述无名指中指节部位的关节检测驱动机构109上的指节基座53通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的无名指中指节部位，所述指节基座53半包围无名指中指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述无名指近指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与无名指中指节部位的关节检测驱动机构109的指节基座53通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者无名指的近端指间关节(PIP)做屈伸运动时，依附于无名指中指节部位的关节检测驱动机构109跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动无名指近指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者无名指的近端指间关节(PIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则无名指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者无名指的中指节可绕无名指的近端指间关节(PIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则无名指近指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍无名指的近端指间关节(PIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

如图11和图14所示，所述无名指远指节基座12通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的无名指远指节部位，所述无名指远指节基座12的一端为包围无名指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向无名指的远端指间关节(DIP)，在该基座位于无名指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面。所述无名指中指节部位的关节检测驱动机构109的摇臂19与无名指远指节基座12通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者无名指的远端指间关节(DIP)做屈伸运动时，依附于无名指远指节上的无名指远指节基座12跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动无名指中指节部位的关节检测驱动机构109上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者无名指的远端指间关节(DIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则无名指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111无动作，操作者无名指的远指节可绕无名指的远端指间关节(DIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则无名指中指节部位的关节检测驱动机构109上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍无名指的远端指间关节(DIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

具体实施方式八：如图1、图15和图16所示，所述小指关节检测驱动机构110包括驱动部件111、角度传感器18、摇臂19、齿轮箱盖57和指节基座58。所述指节基座58设有一个孔座P和一排用于球头20或螺钉24的安装孔R，所述角度传感器18通过螺钉35固定在指节基座58的孔座P内，所述孔座P内的角度传感器18的轴与摇臂19通过螺钉35固接，所述摇臂19上的齿轮轴心与摇臂转动的轴心重合，所述摇臂19的齿轮通过减速齿轮组60的配合与驱动部件111的齿轮啮合，所述驱动部件111安装在指节基座58上，所述摇臂19另一端固接球头20。

具体实施方式九：如图1、图2、图3、图9、图16和图17所示，所述小指检测驱动机构107包括与手掌基座102顺序铰接的掌指关节检测驱动机构108、小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110、小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110和小指远指节基座15，每相邻的两个机构铰接处均安装有检测关节动作的角度传感器18及驱动部件111，检测小指各个指节在三维空间中的位置和运动状态，并在驱动部件111的作用下实现力反馈功能。

如图9、图16和图17所示，所述小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110上的指节基座58通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的小指近指节部位，所述指节基座58半包围小指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述掌指关节检测驱动机构108的连杆38与小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110通过螺钉24铰接于安装孔R处，所述掌指关节检测驱动机构108底部的角度传感器18固定在手掌基座102的孔座E内，所述掌指关节检测驱动机构108的外缘齿轮59通过减速齿轮组60的配合与安装在手掌基座102上的驱动部件111的齿轮啮合，该驱动机构通过齿轮箱盖56固定。动作实施过程：人手小指的近指节可绕掌指关节(MP)转动，可将其分解为两个方向上的分运动，一个是平行于小指近指节侧面的屈伸运动，另一个是平行于小指近指节背面的外展或内收运动，当操作者小指的掌指关节(MP)做屈伸运动时，依附于小指近指节的小指关节检测驱动机构110跟随一起运动并通过连杆38带动摇臂27转动，使得孔座L内与摇臂27联动的角度传感器18能测量出操作者小指的掌指关节(MP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111无动作，摇臂27动作不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则掌指关节检测驱动机构108上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂27在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座L内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍小指的掌指关节(MP)屈伸运动，实现该关节的力反馈功能；当操作者小指的掌指关节(MP)做外展或内收运动时，在该动作方向上，小指关节检测驱动机构110与连杆38、摇臂27是刚性连接的，所以小指关节检测驱动机构110直接带动掌指关节检测驱动机构108绕其底部的角度传感器18的轴心转动，使得孔座E内的角度传感器18能测量出操作者小指的掌指关节(MP)外展或内收的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111无动作，掌指关节检测驱动机构108的运动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则手掌基座102上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对掌指关节检测驱动机构108在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据孔座E内的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍小指的掌指关节(MP)外展或内收运动，实现该关节的力反馈功能。

如图16和图17所示，所述小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110上的指节基座58通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的小指中指节部位，所述指节基座58半包围小指中指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧。所述小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110的摇臂19与小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110的指节基座58通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者小指的近端指间关节(PIP)做屈伸运动时，依附于小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者小指的近端指间关节(PIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110上的驱动部件111无动作，操作者小指的中指节可绕小指的近端指间关节(PIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则小指近指节部位的小指关节检测驱动机构110上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍小指的近端指间关节(PIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

如图16和图17所示，所述小指远指节基座15通过粘合或其他方式固定于手套101上所对应的小指远指节部位，所述小指远指节基座15的一端为包围小指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向小指的远端指间关节(DIP)，在该基座位于小指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面。所述小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110的摇臂19与小指远指节基座15通过球头20和球头扣连杆21配合的球形铰链连接。动作实施过程：当操作者小指的远端指间关节(DIP)做屈伸运动时，依附于小指远指节上的小指远指节基座15跟随一起运动，并通过球头扣连杆21带动小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110上的摇臂19转动，使得与摇臂19联动的角度传感器18能测量出操作者小指的远端指间关节(DIP)屈伸的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，则小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110上的驱动部件111无动作，操作者小指的远指节可绕小指的远端指间关节(DIP)转动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，则小指中指节部位的小指关节检测驱动机构110上的驱动部件111启动，通过减速齿轮组60的配合对摇臂19在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂19联动的角度传感器18检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍小指的远端指间关节(DIP)运动，实现该关节的力反馈功能。

作为本发明的另一实例，也可以用其他传感器代替角度传感器，同样可以起到检测人手手指各个指节在三维空间中的位置和运动状态的目的，实现本发明的目的。

作为本发明的又一实例，也可以让固接有传动齿轮的微型驱动电机代替驱动部件111，直接驱动减速齿轮组60或关节，省去离合器环节，同样可以对关节起到施加力的作用，实现本发明的目的。

在不使本发明的原理受到损害的情况下，上述构成的细节和具体实施方式仅仅是当做例子和图示的东西，它可以不脱离本发明的范围而广泛改变，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种外构架式双向力反馈数据手套，用于与计算机、机械手交互作用的装置，由手套(101)、手掌基座(102)、拇指检测驱动机构(103)、食指检测驱动机构(104)、中指检测驱动机构(105)、无名指检测驱动机构(106)、小指检测驱动机构(107)和掌指关节检测驱动机构(108)组成；

其特征在于：

该装置穿戴在操作者手上；

手掌基座(102)固定在手套(101)上的手掌部位，手掌基座(102)上的孔座B、孔座C、孔座D、孔座E分别置于手套(101)所对应的食指、中指、无名指和小指的掌指关节位置上方；

拇指检测驱动机构(103)安装在手套(101)上的拇指部位，与手掌基座(102)铰接；

食指检测驱动机构(104)安装在手套(101)上的食指部位，通过掌指关节检测驱动机构(108)与手掌基座(102)铰接；

中指检测驱动机构(105)安装在手套(101)上的中指部位，通过掌指关节检测驱动机构(108)与手掌基座(102)铰接；

无名指检测驱动机构(106)安装在手套(101)上的无名指部位，通过掌指关节检测驱动机构(108)与手掌基座(102)铰接；

小指检测驱动机构(107)安装在手套(101)上的小指部位，通过掌指关节检测驱动机构(108)与手掌基座(102)铰接；

各铰接部位均安装有检测关节动作的角度传感器(18)及驱动部件(111)，在检测手指各个关节运动的角度和状态的同时可根据需要对其施加力的作用实现力反馈控制。

2.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述拇指检测驱动机构(103)包括拇指掌指节基座(5)、拇指近指节基座(4)、拇指远指节基座(3)、手套(101)、手掌基座(102)、四个驱动部件(111)、四个角度传感器(18)、球头(20)、球头扣连杆(21)、齿轮箱底座(22)、轴承(23)、螺钉(24、35、36)、连杆(26)、四个摇臂(19、25、27、28)、齿轮箱盖(46、47、48、49)和减速齿轮组(60)；拇指掌指节基座(5)固定在手套(101)上所对应的拇指掌指节部位，并沿着人手拇指掌指节外部肌肉的不规则轮廓，采用半环形包围掌指节背面、掌指节外侧面、掌指节正面，在该基座位于拇指掌指节背面的位置设有一摇臂(F)，外侧面位置设有一孔座G，拇指掌指节基座(5)的摇臂(F)与第一摇臂(19)一端通过球头(20)和球头扣连杆(21)配合的球形铰链连接，所述第一摇臂(19)另一端通过螺钉(35)固接于第一角度传感器(18)的轴上，第一角度传感器(18)通过螺钉(36)固定在手掌基座(102)的孔座A内，所述第一摇臂(19)上的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与第一驱动部件(111)的齿轮啮合，第一驱动部件(111)安装在手掌基座(102)的孔座N内，第一驱动部件(111)通过齿轮箱盖(45)固定；拇指近指节基座(4)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的拇指近指节部位，且半包围拇指近指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，在该基座位于拇指近指节外侧面的位置设有孔座H、孔座K，两个孔座的位置分别对应于拇指的掌指关节(MP)和指间关节(DIP)，第二角度传感器(18)由齿轮箱底座(22)及螺钉(35)固定在拇指近指节基座(4)对应的拇指掌指关节(MP)的孔座H内，所述第二角度传感器(18)的转动轴通过螺钉(36)固接于内嵌轴承(23)的第二摇臂(28)底部，第二摇臂(28)上的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与安装在拇指近指节基座(4)上的第二驱动部件(111)的齿轮啮合，第二驱动部件(111)通过齿轮箱盖(47、48)固定，所述第二摇臂(28)上部与连杆(26)一端通过螺钉(24)铰接，连杆(26)另一端与第三摇臂(27)一端通过螺钉(24)铰接，第三摇臂(27)另一端内嵌轴承(23)并与第三角度传感器(18)的转动轴通过螺钉(36)固接，所述第三角度传感器(18)固定在拇指掌指节基座(5)的孔座G内，所述第三摇臂(27)上的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与安装在拇指掌指节基座(5)上的第三驱动部件(111)的齿轮啮合，第三驱动部件(111)通过齿轮箱盖(46)固定；拇指远指节基座(3)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的拇指远指节部位，拇指远指节基座(3)的一端为包围拇指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向拇指指间关节(DIP)，在拇指远指节基座(3)上位于拇指远指节外侧面的位置设有一滑槽，第四摇臂(25)一端嵌入拇指远指节基座(3)的滑槽内，并通过螺钉(24)限位，所述第四摇臂(25)内嵌轴承(23)另一端与第四角度传感器(18)的转动轴通过螺钉(36)固接，所述第四角度传感器(18)由齿轮箱底座(22)及螺钉(35)固定于拇指近指节基座(4)对应的拇指指间关节(DIP)的孔座K内，所述第四摇臂(25)上的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与安装在拇指近指节基座(4)上的第四驱动部件(111)的齿轮啮合，第四驱动部件(111)通过齿轮箱盖(49)固定。

3.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述食指检测驱动机构(104)包括手套(101)、手掌基座(102)、掌指关节检测驱动机构(108)、关节检测驱动机构(109)、驱动部件(111)、食指远指节基座(6)、角度传感器(18)、摇臂(19)、球头(20)、球头扣连杆(21)、螺钉(24)、连杆(38)、指节基座(53)、齿轮箱盖(54)、外缘齿轮(59)和减速齿轮组(60)；食指的近指节部位和中指节部位分别安装关节检测驱动机构(109)，关节检测驱动机构(109)上的指节基座(53)通过粘合或其他方式分别固定于手套(101)上所对应的食指近指节部位和中指节部位，且半包围指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，掌指关节检测驱动机构(108)的连杆(38)通过螺钉(24)与食指近指节部位的关节检测驱动机构(109)铰接于安装孔(Q)处，掌指关节检测驱动机构(108)底部的角度传感器(18)固定在手掌基座(102)的孔座B内，其外缘齿轮(59)通过减速齿轮组(60)的配合与安装在手掌基座(102)上的驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)通过齿轮箱盖(54)固定；食指近指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)通过球头扣连杆(21)与食指中指节部位的关节检测驱动机构(109)安装孔(Q)上的球头(20)铰接；食指远指节基座(6)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的食指远指节部位，食指远指节基座(6)的一端为包围食指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向食指的远端指间关节(DIP)，在食指远指节基座(6)上位于食指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面，食指中指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)与食指远指节基座(6)通过球头(20)和球头扣连杆(21)配合的球形铰链连接。

4.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述中指检测驱动机构(105)包括手套(101)、手掌基座(102)、掌指关节检测驱动机构(108)、关节检测驱动机构(109)、驱动部件(111)、中指远指节基座(9)、角度传感器(18)、摇臂(19)、球头(20)、球头扣连杆(21)、螺钉(24)、连杆(38)、指节基座(53)、齿轮箱盖(55)、外缘齿轮(59)和减速齿轮组(60)；中指的近指节部位和中指节部位分别安装关节检测驱动机构(109)，关节检测驱动机构(109)上的指节基座(53)通过粘合或其他方式分别固定于手套(101)上所对应的中指近指节部位和中指节部位，且半包围指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，掌指关节检测驱动机构(108)的连杆(38)通过螺钉(24)与中指近指节部位的关节检测驱动机构(109)铰接于安装孔(Q)处，掌指关节检测驱动机构(108)底部的角度传感器(18)固定在手掌基座(102)的孔座C内，其外缘齿轮(59)通过减速齿轮组(60)的配合与安装在手掌基座(102)上的驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)通过齿轮箱盖(55)固定；中指近指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)通过球头扣连杆(21)与中指中指节部位的关节检测驱动机构(109)安装孔(Q)上的球头(20)铰接；中指远指节基座(9)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的中指远指节部位，中指远指节基座(9)的一端为包围中指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向中指的远端指间关节(DIP)，在中指远指节基座(9)上位于中指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面，中指中指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)与中指远指节基座(9)通过球头(20)和球头扣连杆(21)配合的球形铰链连接。

5.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述无名指检测驱动机构(106)包括手套(101)、手掌基座(102)、掌指关节检测驱动机构(108)、关节检测驱动机构(109)、驱动部件(111)、无名指远指节基座(12)、角度传感器(18)、摇臂(19)、球头(20)、球头扣连杆(21)、螺钉(24)、连杆(38)、指节基座(53)、齿轮箱盖(55)、外缘齿轮(59)和减速齿轮组(60)；无名指的近指节部位和中指节部位分别安装关节检测驱动机构(109)，关节检测驱动机构(109)上的指节基座(53)通过粘合或其他方式分别固定于手套(101)上所对应的无名指近指节部位和中指节部位，且半包围指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，掌指关节检测驱动机构(108)的连杆(38)通过螺钉(24)与无名指近指节部位的关节检测驱动机构(109)铰接于安装孔(Q)处，掌指关节检测驱动机构(108)底部的角度传感器(18)固定在手掌基座(102)的孔座D内，其外缘齿轮(59)通过减速齿轮组(60)的配合与安装在手掌基座(102)上的驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)通过齿轮箱盖(55)固定；无名指近指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)通过球头扣连杆(21)与无名指中指节部位的关节检测驱动机构(109)安装孔(Q)上的球头(20)铰接；无名指远指节基座(12)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的无名指远指节部位，无名指远指节基座(12)的一端为包围无名指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向无名指的远端指间关节(DIP)，在无名指远指节基座(12)上位于无名指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面，无名指中指节部位的关节检测驱动机构(109)的摇臂(19)与无名指远指节基座(12)通过球头(20)和球头扣连杆(21)配合的球形铰链连接。

6.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述小指检测驱动机构(107)包括手套(101)、手掌基座(102)、掌指关节检测驱动机构(108)、小指关节检测驱动机构(110)、驱动部件(111)、小指远指节基座(15)、角度传感器(18)、摇臂(19)、球头(20)、球头扣连杆(21)、螺钉(24)、连杆(38)、指节基座(58)、齿轮箱盖(56)、外缘齿轮(59)和减速齿轮组(60)；小指的近指节部位和中指节部位分别安装小指关节检测驱动机构(110)，小指关节检测驱动机构(110)上的指节基座(58)通过粘合或其他方式分别固定于手套(101)上所对应的小指近指节部位和中指节部位，且半包围指节，其包围结合处的横截面为“C”形，开口朝向手掌正面一侧，掌指关节检测驱动机构(108)的连杆(38)通过螺钉(24)与小指近指节部位的小指关节检测驱动机构(110)铰接于安装孔(R)处，掌指关节检测驱动机构(108)底部的角度传感器(18)固定在手掌基座(102)的孔座E内，其外缘齿轮(59)通过减速齿轮组(60)的配合与安装在手掌基座(102)上的驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)通过齿轮箱盖(56)固定；小指近指节部位的小指关节检测驱动机构(110)的摇臂(19)通过球头扣连杆(21)与小指中指节部位的小指关节检测驱动机构(110)安装孔(R)上的球头(20)铰接；小指远指节基座(15)通过粘合或其他方式固定于手套(101)上所对应的小指远指节部位，小指远指节基座(15)的一端为包围小指远指节的柱形，另一端为半球形，整个基座的纵截面为“U”形，开口朝向小指的远端指间关节(DIP)，在小指远指节基座(15)上位于小指远指节背面的位置设有一摇臂，摇臂垂直于所在的指节背面，小指中指节部位的小指关节检测驱动机构(110)的摇臂(19)与小指远指节基座(15)通过球头(20)和球头扣连杆(21)配合的球形铰链连接。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：角度传感器(18)与带有齿轮的摇臂(19、25、27、28)固接，摇臂(19、25、27、28)上齿轮的轴心与摇臂(19、25、27、28)固接角度传感器(18)后转动的轴心重合，摇臂(19、25、27、28)的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与驱动部件(111)的齿轮啮合，当关节运动时，若控制系统对该关节无力反馈信号，则相应的驱动部件(111)无动作，关节可带动摇臂(19、25、27、28)自由动作不受干扰，使得与摇臂(19、25、27、28)联动的角度传感器(18)可以检测出关节运动的角度，若控制系统对该关节有力反馈信号，则相应的驱动部件(111)启动，通过减速齿轮组(60)的配合对摇臂(19、25、27、28)在其运动方向上施加一个同向或反向的力，同时控制系统再根据与摇臂(19、25、27、28)联动的角度传感器(18)检测到的关节角度的变化，运用相应的数学算法持续地输出和修正驱动力的大小，推动或阻碍该关节运动，实现该关节的力反馈功能。

8.根据权利要求1、3、4、5或6所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述掌指关节检测驱动机构(108)包括驱动部件(111)、摇臂(27)、掌指关节基座(29)、螺钉(24、35、36)、轴承(23、39)、连杆(38)、齿轮箱盖(50)、外缘齿轮(59)、减速齿轮组(60)和两个角度传感器(18)；掌指关节基座(29)底部内嵌轴承(39)并与一个角度传感器(18)的轴通过螺钉(36)固接，所述掌指关节基座(29)可绕角度传感器(18)的轴心转动，掌指关节基座(29)下部外缘设有外缘齿轮(59)，外缘齿轮(59)的轴心与底部的角度传感器(18)的轴心重合，另一个角度传感器(18)通过螺钉(35)固定于掌指关节基座(29)的孔座L内，并与内嵌轴承(23)的摇臂(27)通过螺钉(36)固接，摇臂(27)上的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)安装在掌指关节基座(29)上，摇臂(27)另一端与连杆(38)通过螺钉(24)铰接。

9.根据权利要求3、4或5所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述关节检测驱动机构(109)包括驱动部件(111)、减速齿轮组(60)、角度传感器(18)、摇臂(19)、螺钉(35、36)、齿轮箱盖(51、52、57)和指节基座(53、58)；所述关节检测驱动机构(109)上的指节基座(53)设有一个孔座M和一排用于球头(20)或螺钉(24)的安装孔(Q)，角度传感器(18)通过螺钉(36)固定在指节基座(53)的孔座M内并与摇臂(19)通过螺钉(35)固接，摇臂(19)上齿轮的轴心与摇臂转动的轴心重合，摇臂(19)的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)安装在指节基座(53)上，摇臂(19)另一端固接球头(20)。

10.根据权利要求6所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：所述小指关节检测驱动机构(110)包括驱动部件(111)、减速齿轮组(60)、角度传感器(18)、摇臂(19)、螺钉(35、36)、齿轮箱盖(51、52、57)和指节基座(53、58)；所述小指关节检测驱动机构(110)上的指节基座(58)设有一个孔座(P)和一排用于球头(20)或螺钉(24)的安装孔(R)，角度传感器(18)通过螺钉(35)固定在指节基座(58)的孔座(P)内并与摇臂(19)通过螺钉(35)固接，摇臂(19)上齿轮的轴心与摇臂转动的轴心重合，摇臂(19)的齿轮通过减速齿轮组(60)的配合与驱动部件(111)的齿轮啮合，驱动部件(111)安装在指节基座(58)上，摇臂(19)另一端固接球头(20)。

11.根据权利要求1所述的外构架式双向力反馈数据手套，其特征在于：驱动部件(111)由微型电机(40)和离合器组成，所述离合器包括离合器摩擦片(41)、摩擦片滑杆(42)、回位拉簧(43)和离合器盖(44)；摩擦片滑杆(42)与微型电机(40)的轴固接，两片离合器摩擦片(41)分别套入摩擦片滑杆(42)两端，两片离合器摩擦片(41)之间连接有回位拉簧(43)，离合器盖(44)套入微型电机(40)的轴，将离合器摩擦片(41)、摩擦片滑杆(42)和回位拉簧(43)包含在内，离合器盖(44)与微型电机(40)的轴之间为滑动接触，离合器盖(44)上设有传动齿轮；当微型电机(40)转速高于一定值时，离合器摩擦片(41)与离合器盖(44)的内壁接触，对离合器盖(44)产生摩擦力，带动离合器盖(44)转动，当微型电机(40)转速低于一定值时，离合器摩擦片(41)与离合器盖(44)的内壁分离，切断离合器盖(44)与微型电机(40)的连接。