一種虛擬觸覺產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機觸覺技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠產(chǎn)生包含被感知物體模型的輪廓、運動狀態(tài)、表面粗糙程度、材質(zhì)硬度和溫度等的虛擬觸覺產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的虛擬觸覺產(chǎn)生裝置主要是采用微電機、機械連桿、液壓機構(gòu)等設(shè)備產(chǎn)生力反饋信號，讓使用者通過感知虛擬觸覺產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的反饋力來得到被感知物體的觸覺信息。但是這種裝置通常只能夠表達(dá)被感知物體的運動狀態(tài)、輪廓等，而現(xiàn)實世界中物體的觸覺信息是多個維度的，僅僅是運動狀態(tài)和輪廓并不能準(zhǔn)確的從觸覺上表達(dá)現(xiàn)實世界中的物體，還需要從物體的表面粗糙程度、材質(zhì)的硬度、表面溫度等多個信息維度來描述現(xiàn)實世界中的物體；且微電機、機械連桿或者液壓機構(gòu)等固有的體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特性，由其組成的虛擬觸覺產(chǎn)生裝置精度由這些機構(gòu)物理尺寸決定、空間自由度由機械結(jié)構(gòu)的組裝設(shè)計決定、成本由機械結(jié)構(gòu)的組裝復(fù)雜度和加工精度決定，這就限制了虛擬觸覺產(chǎn)生裝置的分辨率、活動的空間自由度和成本，不能滿足虛擬現(xiàn)實技術(shù)對虛擬觸覺的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有信息維度少、精度低、空間自由度少和成本高的不足，本發(fā)明提出了一種虛擬觸覺產(chǎn)生裝置。
[0004]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種虛擬觸覺產(chǎn)生裝置，它包括感應(yīng)手套、主控制器、體感控制器和主設(shè)備，所述的感應(yīng)手套分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層布滿物體表面感知單元，外層布滿物體輪廓感知單元，所述感應(yīng)手套上設(shè)置有與物體表面感知單元、物體輪廓感知單元信號輸出端相連的模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)的輸出端口通過電纜與主控制器的相應(yīng)接口連接；所述體感控制器上設(shè)置有兩個圖像傳感器，所述的主設(shè)備為安裝有存儲模型的計算機或手機，所述體感控制器、主設(shè)備的相應(yīng)接口分別通過電纜與主控制器相應(yīng)接口相連。
[0005]所述的物體表面感知單元，包括安裝在半導(dǎo)體致冷片基座上的半導(dǎo)體致冷片和表明設(shè)置有彈性金屬的壓電陶瓷，所述半導(dǎo)體致冷片和壓電陶瓷的兩極各有兩條引出線，分別與感應(yīng)手套的模擬開關(guān)相連的相應(yīng)輸入端口連接。
[0006]所述的物體輪廓感知單元由物體輪廓感知單元隔板分為上下兩個腔體，下腔體是儲氣室，儲氣室和風(fēng)機通過氣流入口導(dǎo)管連接。在物體輪廓感知單元上腔體內(nèi)的一端通過固定裝置兼滑動軌道安裝有電磁鐵，其另一端固定有永磁體，電磁鐵引出抽頭與感應(yīng)手套的模擬開關(guān)相應(yīng)輸入接口相連，在電磁鐵和永磁體之間的物體輪廓感知單元上腔體的上壁和物體輪廓感知單元隔板之間對立設(shè)置有斷開的兩段硬導(dǎo)氣管，兩段硬導(dǎo)氣管之間連接有連通上下硬導(dǎo)氣管的軟導(dǎo)氣管，所述上段硬導(dǎo)氣管上設(shè)有噴射氣流出口，下段硬導(dǎo)氣管通過物體輪廓感知單元隔板上設(shè)置的通孔與儲氣室相連通，且上下硬導(dǎo)氣管之間的距離大于電磁鐵的外形最大尺寸。
[0007]本發(fā)明的工作原理是:使用者佩戴感應(yīng)手套，在體感控制器可以捕捉空間內(nèi)任意活動，體感控制器的兩個圖像傳感器以一定的時間間隔拍攝感應(yīng)手套的圖像，體感控制器通過比對兩個圖像傳感器得到的圖像的差異，利用視差原理計算出感應(yīng)手套的空間位置和使用者的手的手勢，通過不同時間感應(yīng)手套的空間位置和是使用者的手空間位置和手勢的差異，得出感應(yīng)手套的運動信息和使用者的手手勢變化信息，并將信息傳遞給主控制器；主設(shè)備將主設(shè)備中的存儲模型信息傳遞給主控制器，主控制器根據(jù)主設(shè)備中存儲模型在虛擬空間的位置、當(dāng)前感應(yīng)手套的空間位置及使用者的手的手勢，計算出使用者的手的各部位應(yīng)該和主設(shè)備中存儲模型的那一部分接觸，根據(jù)主設(shè)備中存儲模型提供的信息進(jìn)行計算，并且驅(qū)動物體表面感知單元在使用者的手的相應(yīng)部位產(chǎn)生對應(yīng)的表面粗糙程度和溫度；主控制器根據(jù)感應(yīng)手套的空間位置和使用者的手的手勢的運動狀態(tài)和變化，結(jié)合主設(shè)備中存儲模型的形狀和空間位置，進(jìn)行計算物體輪廓感知單元在使用者的手的不同部位，產(chǎn)生與設(shè)備中存儲模型的形狀、空間位置和運動狀態(tài)相對應(yīng)的反饋力，使使用者感受到設(shè)備中存儲模型的形狀輪廓、運動狀態(tài)、材質(zhì)硬度等感覺。物體輪廓感知單元的氣流由風(fēng)機提供。
[0008]本發(fā)明采取上述技術(shù)方案所帶來的有益效果是:本發(fā)明不僅能夠產(chǎn)生被感知物體模型的輪廓信息、運動狀態(tài)、還能夠產(chǎn)生物體的表面粗糙程度、材質(zhì)硬度和溫度等觸覺信息，且采用氣流噴射微裝置代替機械連桿、液壓機構(gòu)，采用壓電陶瓷片代替微電機，有利于設(shè)備的小型化，從原理上消除了空間自由度的限制，通過降低了批量生產(chǎn)過程中組裝的復(fù)雜度的方式提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，達(dá)到降低單個設(shè)備成本目的。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0010]圖2是物體表面感知單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3是物體輪廓感知單元的原理結(jié)構(gòu)圖
[0012]圖中:1、感應(yīng)手套；2、體感控制器；3、風(fēng)機；4、主控制器；5、使用者的手；6、物體輪廓感知單元；7、電纜；8，9，11、設(shè)備之間的通信線路；10、圖像傳感器；12、物體表面感知單元；13、主設(shè)備；14、存儲模型；15、半導(dǎo)體致冷片基座；16、半導(dǎo)體致冷片；17、壓電陶瓷；18、彈性金屬；19，20、半導(dǎo)體致冷片兩極的引出線，21，22、壓電陶瓷兩極的引出線；23、物體輪廓感知單元隔板；26、電磁鐵；25、電磁鐵的固定裝置兼滑動軌道；24、電磁鐵引出抽頭；27、硬導(dǎo)氣管；28、軟導(dǎo)氣管；29、噴射氣流出口 ；30、永磁體；31、儲氣室；32、氣流入口導(dǎo)管。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明以下將結(jié)合實施例和附圖做進(jìn)一步描述。
[0014]如圖1所示，一種虛擬觸覺產(chǎn)生裝置