[发明专利]提供虚拟触觉的方法及装置

说明书

本公开涉及一种提供虚拟触觉的方法及装置、以及一种指套和电子皮肤。所述方法包括：获取用于虚拟触觉渲染阵列的各个虚拟触觉渲染点的触觉信息，其中每个触觉渲染点包括刺激电极以及围绕所述刺激电极设置的抑制电极；基于所述各个虚拟触觉渲染点的触觉信息，对于所述各个触觉渲染点中的每个触觉渲染点，确定用于所述触觉渲染点的刺激电极的刺激电流及抑制电极的抑制电流，其中，所述刺激电流与所述抑制电流的流向反向；以及向所述各个触觉渲染点施加对应的刺激电流及抑制电流，以通过所述各个触觉渲染点提供虚拟触觉。本公开能够大幅提高虚拟触觉渲染的精度。

技术领域

本公开涉及虚拟现实领域，更具体地，涉及一种提供虚拟触觉的方法及装置、以及一种指套和电子皮肤。

背景技术

随着信息技术和虚拟现实(VR)技术的蓬勃发展，虚拟现实技术被广泛的应用到计算机辅助设计与制造业、虚拟装配、遥操作、教育、娱乐和医疗等领域。但目前人机交互集中在视听觉，缺乏日常可实现的触觉信息交互，造成虚拟现实、机器人控制等应用交互刺激模式不足和沉浸感不够。在虚拟现实技术中增加虚拟触觉反馈，是虚拟现实技术的又一重大突破。

触觉是人体最大的感觉外界的器官，触觉能够帮助用户认知形状、大小、长短、重量等复杂多样的外界信息，因此触觉是除了视觉和听觉之外又一个人体重要的感知觉之一。通过在虚拟现实中增加触觉渲染，可以让人们在虚拟世界中有更强的沉浸感，使虚拟世界更加的真实。触觉渲染除了可以应用在虚拟现实技术中，在电子触摸屏、人机交互和远程医疗上也有广泛的应用前景。

实现虚拟触觉渲染(virtual haptic rendering)(又称为虚拟触觉显示(virtualhaptic display))的方式多种多样，但总体的可以分为以下几种：电刺激、机械刺激、流体刺激及电刺激和机械刺激相结合等。然而，虚拟触觉反馈技术目前尚未成熟，各种实现虚拟触觉的方法都存在一定的不足。例如，基于机械刺激产生虚拟触觉的设备体积笨重，成本高昂，不便于穿戴。基于电刺激产生虚拟触觉的设备相较机械刺激设备有着设备简单轻便，操作灵活，成本低。电刺激触觉反馈相较于其他的刺激方式有许多的优点，但是仍然存在的许多急待解决的问题。

目前大多的电刺激研究都集中在如何通过刺激阵列的设计及施加刺激电流的模态实现多种触觉感觉(压力感、振动感和纹理感等)，对于如何实现高精度定点产生虚拟触觉并没有太多的探索，缺少一种可以实现高精度的定点触觉渲染的刺激阵列及方法，因为无论是在虚拟现实中还是在人机交互和远程医疗等应用上，对高精度定点产生虚拟触觉有着很高的需求。因此设计一种可以实现高精度定点产生虚拟触觉的微电流虚拟触觉反馈阵列及电刺激的方法对推动虚拟触觉技术的发展是非常重要的。

发明内容

本公开提供一种提供虚拟触觉的方法及装置、以及一种指套和电子皮肤。本公开还进一步考虑到了人体的触觉感受的最小感受阈值以及人体能耐受的最大电流强度，由此本公开不仅能够实现高精度虚拟触觉渲染效果，还能够保证在使用过程中的安全以及个体的适配度。

本公开的实施例提供一种提供虚拟触觉的方法，包括：获取用于虚拟触觉渲染阵列的各个虚拟触觉渲染点的触觉信息，其中每个触觉渲染点包括刺激电极以及围绕所述刺激电极设置的抑制电极；基于所述各个虚拟触觉渲染点的触觉信息，对于所述各个触觉渲染点中的每个触觉渲染点，确定用于所述触觉渲染点的刺激电极的刺激电流及抑制电极的抑制电流，其中，所述刺激电流与所述抑制电流的流向反向；以及向所述各个触觉渲染点施加对应的刺激电流及抑制电流，以通过所述各个触觉渲染点提供虚拟触觉。

可选地，所述确定用于该触觉渲染点的刺激电极的刺激电流及抑制电极的抑制电流还包括：基于最低感受阈值电流、最高感受阈值电流、以及所述各个触觉渲染点的触觉信息，对于所述各个触觉渲染点中的每个触觉渲染点，确定用于该触觉渲染点的刺激电极的刺激电流及抑制电极的抑制电流，其中，所述最小感受阈值对应于触觉感受者能够识别到虚拟触觉时的最小刺激电流，所述最大感受阈值对应于触觉感受者感受到疼痛时的最大刺激电流。