[发明专利]融合静电力与振动的触觉再现方法与装置

说明书

本发明涉及一种融合静电力与振动的触觉再现方法与装置，属于人机交互领域。包括：手指定位单元、触觉处理单元、触觉驱动单元和触觉呈现单元；手指定位单元获取手指的坐标信息，触觉处理单元提取视觉对象的视觉信息并进行渲染然后得到相应的触觉驱动信号参数，触觉驱动单元根据驱动信号参数产生相应的驱动信号，触觉呈现单元改变手指受到的切向力以及法向力，从而实现三维的触觉再现效果。其优点在于：在平面交互的过程中同时改变手指受到的切向力以及法向力，从而呈现更真实的三维触觉感受，并且装置的结构简单、容易实现、移植性好，可集成在各种多媒体终端上。

技术领域

本发明涉及一种触觉再现装置，属于虚拟现实与人机交互领域。

背景技术

触觉是人类五种感觉通道之一，可以实现人类与环境之间的双向信息交互。近年来，随着人机交互、虚拟现实技术的不断发展，触觉再现技术的应用使得用户在视觉、听觉交互的基础上，又打开了触觉的交互通道，从而在交互的过程中有了更加真实的沉浸感。因此触觉在人机交互中起着非常重要的作用。

目前，已经有一些实现触觉再现的方法与装置。

中国专利“一种面向触摸屏的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置”(申请号201610900663.8)公开了一种面向触摸屏的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置，可为人手指提供多模式的力觉和振动触觉反馈，这种装置结构复杂并且不容易集成，有很大的局限性。中国专利“一种超声波触觉反馈系统及其制造方法”(申请号201510266849.8)公开了一种基于电容式超声传感器的超声波触觉反馈系统，通过声波聚焦在空间某点产生触觉反馈，这种阵列式触觉再现装置所产生的触觉非常微弱，并且结构复杂、不容易集成。

中国专利“一种基于静电力触觉再现的装置”(申请号201210143828.3)以及中国专利“一种应用阻抗检测的自适应多点静电力触觉再现装置”(申请号201420098225.0)公开了一种基于静电力触觉再现的方法与装置，这种方法与装置只能改变手指所受到的切向摩擦力，并不能改变手指所受到的法向力，而且只有手指处于运动状态时才能感受到触觉反馈，呈现的触觉效果较差。

中国专利“触觉反馈模块及按钮”(申请号201611059008.0)公开了一种里用压电陶瓷振动实现局部定点精确反馈，中国专利“基于高压电特性陶瓷材料的振动装置”(申请号201620476481.8)公开了一种基于压电陶瓷实现的振动触觉反馈。这种振动反馈实现的触感单一，适合信息提示等功能，所以其局限性比较大。

通过上述分析，可以将静电力与振动这两种触觉再现方式融合到一起，从而达到优势互补的效果。手指静止时可以通过振动源的振动来产生触觉感受，手指运动时，可以结合静电力与振动来改变手指受到的切向力与法向力，从而产生更加精细的触觉感受，这样就可以达到更好的触觉再现效果。因此，本发明提出的融合静电力与振动的触觉再现方法与装置，可以达到更好的触觉再现效果，从而提高触觉再现的真实感。

发明内容

本发明提供一种融合静电力与振动的触觉再现方法与装置，以解决基于阵列式的触觉再现装置以及力触觉再现装置的结构都比较复杂，且可移植性差，不易集成在多媒体终端上，而静电力触觉再现装置只能提供切向力的变化，且手指静止时无触觉反馈，振动触觉再现装置的触感单一、真实性差等问题。通过融合静电力以及振动触觉反馈的触觉呈现方式，可以同时改变手指所受到的切向力以及法向力，能在平面呈现出三维的触觉反馈效果，从而呈现出更加真实的触感。

本发明采取的技术方案是，一种融合静电力与振动的触觉再现装置，包括：

(1)手指定位单元，包括能实现定位功能的装置，其作用在于实时读取手指的位置坐标，并将该坐标信息发送到触觉处理单元；

(2)触觉处理单元，包括多媒体终端，其作用在于呈现视觉信息，同时对视觉信息进行特征提取与渲染将其映射成触觉驱动信号参数，然后将驱动信号参数发送到触觉驱动单元；