[发明专利]一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台

说明书

本发明公开一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，涉及人机交互技术领域，包括裸手多元触觉交互设备、六维力觉反馈设备和控制系统；其中，裸手多元触觉交互设备用于通过人手触摸或按压与人机交互场景进行交互以及反馈多模态触觉信息和感知到的人机交互信息，从而解决现有触力觉交互设备存在的触觉反馈模态单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题，六维力觉反馈设备则用于调节裸手多元触觉交互设备的位姿，并调节输出至裸手多元触觉交互设备的多维力觉，以及反馈裸手多元触觉交互设备的位姿和六维力觉反馈设备输出至裸手多元触觉交互设备的多维力觉，从而解决现有触力觉交互设备存在的力觉反馈维度单一的问题。

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，特别是涉及一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台。

背景技术

在现实生活中，当我们与周围物体交互时，我们可以通过视觉通道看到交互物体的形貌特征，通过触觉通道感知物体的形状、大小、纹理、温度、软硬度、重力等多重属性，通过听觉通道感知交互对象的声音(交互过程中产生的声音)。但是，在虚拟世界中，目前我们仅可以通过声音或者图像信息听到或者看到交互物体，无法通过触摸与虚拟物体进行交互，大大降低了交互的真实性和沉浸感。

人机交互设备通过新材料-机械-电控系统为用户提供相应的力反馈或者触觉反馈，根据其机械结构的不同和发展历程，大致可以分为桌面式、手持式、穿戴式等多种形式。桌面式交互设备其基底固定在地面或者桌面上，无法进行移动，因此其工作空间相对较小。手持式交互设备最典型的代表是手柄，用户通过控制手柄上面的按键进行交互同时可以感知到一定的触觉反馈(振动反馈)。穿戴式触觉设备包括可以提供触觉反馈(振动反馈)的手套、振动背心和可以提供力反馈(单一维度的力觉反馈)的手套等装置，通过电机、气压等驱动方式为用户提供一定的触力觉反馈。但是上述交互设备均存在一定的局限性，主要体现在以下几个方面：

(1)现有的触力觉反馈设备(触力觉交互设备)大多数为单一模态的触觉反馈(如振动反馈)或者单一维度的力觉反馈(如法向力)，缺乏融合多元触觉和多维力觉反馈的设备。

(2)现有的触力觉反馈设备缺乏感知功能，无法精确地感知用户的交互力、交互速度、交互位置等多维度的交互信息。

(3)现有的触力觉反馈设备在前期需要进行大量的学习和练习，用户使用学习成本高，无法满足自然交互的需求；现有的触觉反馈设备在使用过程中，用户需要穿戴或者手持交互设备，交互设备阻碍了用户与虚拟环境中其他物品交互，难以实现用户与物品的裸手交互；受限于空间感知精度和范围，大部分触力觉反馈设备的工作空间较小，无法满足大空间操作或者多人协同操作的需求。

(4)现有的触力觉反馈设备大部分仅提供触觉通道的反馈信息，无法提供视觉通道和听觉通道信息；部分设备虽然可以提供一些视听觉信息，但是无法实现视听触多模态的时空一致性呈现。

综上，现有触力觉交互设备存在触觉反馈模态单一、力觉反馈维度单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，以解决现有触力觉交互设备存在的触觉反馈模态单一、力觉反馈维度单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，所述平台包括裸手多元触觉交互设备、六维力觉反馈设备和控制系统；

所述裸手多元触觉交互设备用于通过人手触摸或按压与人机交互场景进行交互，并反馈多模态触觉信息和感知到的人机交互信息给所述控制系统；所述多模态触觉信息包括温度、振动、纹理、摩擦、柔软度和形状；所述人机交互信息包括人与所述人机交互场景的交互位置、交互力、交互速度和加速度；