本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域中的人感系統(tǒng)，涉及機電作動器、人體觸覺合成、多傳感器信息融合和多角色控制策略。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)條件下通過網(wǎng)絡(luò)人們可以進行語音和圖像的交流，體感游戲操縱桿可以輸入人體的動作指令。但是目前還不能通過網(wǎng)絡(luò)進行雙向人體觸感的互動。虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前主要關(guān)注人對虛擬環(huán)境感受的視覺真實程度，缺乏觸感等體感信息的反饋。本發(fā)明是一種基于網(wǎng)絡(luò)的集傳感器陣列、作動器和控制器于一體的遠程體感作動裝置，主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)兩端人與人、人與物的體感交流，使操作者的感覺跨越網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)人與人、人與物(環(huán)境)的虛擬觸感與互動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：

為了解決虛擬現(xiàn)實技術(shù)人感系統(tǒng)中人的雙向觸覺傳輸問題，本發(fā)明提出一種集成控制器、作動器和傳感器陣列于一體的基于網(wǎng)絡(luò)的遠程體感作動裝置，具有雙向觸感傳遞能力，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上遠程動作與觸感的傳輸，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供一種人感接口裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠程體感作動裝置，其特征在于：所述遠程體感作動裝置安裝在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，其包括控制器1、作動器2、傳感器陣列3，控制器1中存儲有該遠程體感作動裝置唯一的ID編號和控制策略，控制器1控制自身的傳感器陣列3的輸入和作動器2的輸出，傳感器陣列3包含力、位移、溫濕度等多種傳感器；作動器2將控制器1的指令轉(zhuǎn)化為力或位移等多物理量的輸出；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4用于協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)上多個遠程體感作動裝置之間的數(shù)據(jù)和指令收發(fā)及角色分配。

所述遠程體感作動裝置的數(shù)量為2個以上，其信號傳輸通過寬帶網(wǎng)絡(luò)。

遠程體感作動裝置可以被賦予不同的角色，對應(yīng)著不同的權(quán)限，權(quán)限大的裝置可以與更多的網(wǎng)絡(luò)上的其他裝置連接，并有權(quán)限操作網(wǎng)絡(luò)上其他裝置中的作動器或傳感器陣列。

操作者通過體感在本地體感作動裝置ID0上輸入指令，指令經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4中轉(zhuǎn)后發(fā)送給指定的遠程體感作動裝置IDn，遠程體感作動裝置IDn中的作 動器2響應(yīng)指令產(chǎn)生觸感輸出被遠程裝置IDn操作者的身體部位或物體接收，同時產(chǎn)生傳感器反饋，再通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4發(fā)送回本地體感作動裝置ID0的控制器1，并參與本地裝置ID0的作動器控制，使本地操作者產(chǎn)生對遠程裝置IDn的虛擬觸感，其特征是操作者通過網(wǎng)絡(luò)獲得對遠程裝置的主觀觸覺感受。

各裝置之間的信息傳遞是雙向雙工的，裝置中的作動器產(chǎn)生的力也是雙向的，裝置處于閉環(huán)工作狀態(tài)，人也是反饋回路中的一環(huán)。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明是一種機電伺服作動產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的遠程體感作動裝置，其主要部件有三個。其中傳感器陣列(3)分布在作動器(2)的內(nèi)部和表面，控制器(1)具有多傳感器信息融合能力，與服務(wù)器(4)之間可以實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸?？刂破?1)可驅(qū)動作動器(2)產(chǎn)生位移、力的輸出，也可輸出溫度、濕度等其他物理量，具有擴充能力，與人體的觸感相對應(yīng)。

本發(fā)明是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、伺服系統(tǒng)軟硬件和傳感器的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)集成和軟件重新設(shè)計，偏重于除聲音和圖像之外的人體體感信息的模擬和傳遞，使人們借助寬帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境消除體感交流的距離感，產(chǎn)生面對面交流的虛擬現(xiàn)實感。

各裝置之間的信息傳遞是雙向雙工的，裝置中的作動器產(chǎn)生的力也是雙向的，既可以是牽引力也可以是阻力。裝置的操作者既可發(fā)指令也能同時感受指令的反饋效果，操作者與操作者之間是互動模式，而非單向遙控模式。由于存在傳感器的反饋，裝置處于閉環(huán)工作狀態(tài)，人也是反饋回路中的一環(huán)。

例如兩人通過本裝置在網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點上握手，通過裝置上的作動器模擬出的虛擬手，可以感受到對方手的溫度、握力和運動姿態(tài)，如同面對面握手一樣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠程體感作動裝置示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例工作示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。

參見圖1和圖2，其是本發(fā)明一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠程體感作動裝置實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，可實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)游戲玩家之間的扳手腕游戲。

操作者通過體感在本地體感作動裝置ID0上輸入指令，指令經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4中轉(zhuǎn)后發(fā)送給指定的遠程體感作動裝置IDn，遠程體感作動裝置IDn中的作 動器2響應(yīng)指令產(chǎn)生觸感輸出被遠程裝置IDn操作者的身體部位或物體接收，同時產(chǎn)生傳感器反饋，再通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4發(fā)送回本地體感作動裝置ID0的控制器1，并參與本地裝置ID0的作動器控制，使本地操作者產(chǎn)生對遠程裝置IDn的虛擬觸感，其特征是本地操作者通過網(wǎng)絡(luò)獲得對遠程裝置操作者的主觀觸覺感受。

各裝置之間的信息傳遞是雙向雙工的，裝置中的作動器產(chǎn)生的力是雙向的。操作者既可發(fā)指令也同時感受指令的反饋效果，操作者與操作者之間是互動模式，而非單向遙控模式。由于存在傳感器的反饋，裝置處于閉環(huán)工作狀態(tài)，裝置中作動器表面與內(nèi)部安裝有傳感器陣列。

系統(tǒng)由控制器1、力矩電機(作動器)2、編碼器(傳感器)3、服務(wù)器4和搖臂5構(gòu)成，作動器2是一臺電機，力矩電機輸出軸一端安裝搖臂5，用于模擬對方手臂。力矩電機2輸出軸另一端同軸連接編碼器3，可測量搖臂轉(zhuǎn)角。

游戲開始后，玩家甲手握搖臂5輸入力矩，編碼器3測量到搖臂偏轉(zhuǎn)角控制器1接收到編碼器3指令后發(fā)送到服務(wù)器4，服務(wù)器再把指令發(fā)送到遠程裝置的控制器01，控制器01再驅(qū)動力矩電機02產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，編碼器03測量到搖臂05轉(zhuǎn)角與相等后，控制器01使力矩電機02停轉(zhuǎn)保持。

然后玩家乙握住搖臂05，抵抗搖臂05的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角編碼器03測量到后，發(fā)送給控制器01，控制器01輸出指令經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器4到達控制器1，控制器1再驅(qū)動力矩電機1反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角于是玩家甲感受到來自玩家乙的抵抗力。此例中，兩個玩家所持的裝置角色是平等的，手臂力量大者將獲勝，玩家通過遠程體感作動裝置獲得的感受跟面對面扳手腕一樣。