[发明专利]一种触觉反馈装置

说明书

本发明公开一种触觉反馈装置，包括触觉反馈单元、电场控制单元和压力发生单元，触觉反馈单元包括一种柔性软材料薄膜制成的触摸层、带有蜂窝状通孔结构的触觉反馈微分单元和带有压力输送孔的液体腔，三者形成为一个内部为封闭空腔的整体结构，触觉反馈层和带压力输送孔的液体腔分别密封粘接于触觉反馈微分单元的上下表面，触觉反馈微分单元的通孔侧壁设置有电极，封闭空腔内装有电流变液体。压力发生单元通过压力输送孔与触觉反馈单元密封连接，电场控制单元分别连接位于触觉反馈微分单元内部的电极。本发明使用单一压力源可驱动多个触觉反馈点同时反馈；通过电压控制，操作简单，响应速度快，并可以实现同时硬度以及形状反馈，反馈方式丰富真实。

技术领域

本发明涉及触觉反馈领域，尤其涉及一种新型电控实现硬度反馈以及形状反馈结构和控制系统。

背景技术

目前，虚拟现实和增强现实的场景重建主要围绕人的视觉和听觉感官展开，缺乏更高维度上的信息反馈和交互。触觉反馈技术的发展，为虚拟对象与人之间的力学相互作用搭建了一座桥梁，有望成为虚拟现实应用发展的关键技术突破口。

触觉反馈技术可以优化虚拟现实体验，拓宽虚拟现实应用领域。触觉反馈技术能够让用户与虚拟世界做更深入的交互应用，拓展虚拟现实体验的感知维度，获得更强的沉浸感，打造出更逼真全面的虚实融合环境，进而在游戏、智能制造、教育培训、高风险行业产生更多创新的应用。

触觉反馈技术能通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感。作为人机交互的重要通道之一，力触觉信号能给予用户更丰富的材质、纹理等信息，辅助用户感知到交互中的物理环境变化，为虚拟现实中的训练任务提供有效的力觉反馈信息，帮助用户规范其行为，为遥控操作等任务提供更丰富而真实的临场感，在康复医疗、手术训练、虚拟现实、远程操作等领域有着重要的应用。

目前，大多数触觉反馈装置仍然以震动以及刚性器件的力反馈为主，装置所提供的反馈真实感较低，虽然也有少数触觉反馈装置应用柔性材料，但装置复杂，多为一个单元的力反馈装置，不能实时反馈物体的形状信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决现有触觉反馈装置反馈真实度的不足，响应时间慢的缺点，实现对触摸物体时物体力、硬度与形状的反馈的触觉反馈装置。

本发明通过以下技术方案实现发明目的，一种触觉反馈装置，包括触觉反馈单元、电场控制单元和压力发生单元组成，所述触觉反馈单元包括一种柔性软材料薄膜制成的触摸层，带有蜂窝状通孔结构的触觉反馈微分单元，和带有压力输送孔的液体腔组成，三者形成为一个内部为封闭空腔的整体结构，所述触觉反馈层和带压力输送孔的液体腔分别密封粘接于触觉反馈微分单元的上下表面，所述触觉反馈微分单元的通孔侧壁设置有电极，所述封闭空腔内装有电流变液体。所述压力发生单元通过压力输送孔与触觉反馈单元密封连接，所述电场控制单元分别连接位于触觉反馈微分单元内部的电极。

在上述方案的基础上本发明还可以有以下进一步的改进方案。

进一步所述的触觉反馈单元的构成结构也可以是所述触摸层位于中间层，所述触觉反馈微分单元和液体腔分别位于触摸层的上层与下层。

进一步所述触觉反馈微分单元内部设置的电极可以呈圆周分布或者对称分布，所述电极形状可以为针状或片状。

进一步所述触觉反馈微分单元上的通孔形状可以是正方形，三角形等多边形结构。

进一步所述触摸层可以是三层结构，包括上下两层粘贴有柔性电极的可变形材料和中间层空腔结构。所述空腔内部被注入电流变液体。

本发明所提供的一种触觉反馈装置，与现有技术相比，其有益技术效果是：

(1)结构简单，体积小而薄，易于布置和加工制造；

(2)使用单一压力源可驱动多个触觉反馈点同时反馈；

(3)通过电压控制，操作简单，响应速度快。