[发明专利]用于触觉表达的装置和方法

权利要求书

1.一种用于生成触觉障碍力的方法，包括以下步骤：

定义初级替身位置；

定义次级替身位置；

定义HIP位置；

当HIP处在距离初级替身位置小于或等于预定值的进入深度时，生成响应初级替身位置与HIP位置的第一力；以及

当次级替身位置处在距离初级替身位置大于预定值的进入深度时，生成响应次级替身位置与HIP位置的第二力。

2.权利要求1的方法，其中预定值为理想的触觉偏置。

3.权利要求1的方法，其中第一力为零。

4.权利要求1的方法，其中第二力为次级替身位置与HIP位置之间距离的函数。

5.权利要求1的方法，其中第一力是至少部分地响应初级替身位置与HIP位置之间的距离来决定的。

6.权利要求1的方法，其中第二替身位置是至少部分地响应HIP与虚拟触觉对象之间的相互作用来决定的。

7.权利要求1的方法，其中进入深度为初级替身位置与HIP位置之间的距离。

8.一种用于生成触力的装置，包括：

用于定义初级替身位置的初级替身位置定位器；

用于定义次级替身位置的次级替身位置定位器；

用于定义HIP位置的HIP位置定位器；以及

力发生器，用于当HIP处在距离初级替身位置小于或等于预定值的进入深度时，生成响应初级替身位置与HIP位置的第一力；以及当次级替身位置处在距离初级替身位置大于预定值的进入深度时，生成响应次级替身位置与HIP位置的第二力。

9.权利要求8的装置，其中第二力是至少部分地响应次级替身位置与HIP位置之间的距离来决定的。

10.权利要求8的装置，其中第一力是至少部分地响应初级替身位置与HIP位置之间的距离来决定的。

11.权利要求8的装置，其中第二替身位置是至少部分地响应HIP与虚拟触觉对象之间的相互作用来决定的。

12.一种用于映射触觉空间中的位置的方法，包括以下步骤：

a)定义包括多个立体像素元素的立体像素空间；

b)定义包括多个多边形表达元素的多边形空间；

c)生成各个立体像素元素及其各自的多边形表达元素的数据结构；

d)定位触觉空间中的点；

e)将该点映射到相应的立体像素元素；以及

f)在数据结构中选择至少一个多边形表达元素。

13.权利要求12的方法，其中多边形表达元素为三角形。

14.权利要求12的方法，其中各立体像素元素为轴对齐盒。

15.权利要求12的方法，其中数据结构为查找表。

16.权利要求12的方法，其中在将点映射到相应的立体像素元素之后搜索HIP处的相邻多边形。

17.一种用于提高具有多个传动机构和多个接点的系统中的触觉稳定性的方法，所述方法包括以下步骤：

计算响应于替身位置与HIP位置之间距离的弹力；

计算响应于弹力的接点空间弹力矩；

计算响应于接点速度的接点空间阻尼力矩；以及

将接点空间阻尼力矩与接点空间弹力矩相加。

18.权利要求17的方法，其中以笛卡尔坐标计算弹力。

19.权利要求18的方法，其中弹力为替身位置与HIP位置之间的差的函数。

20.权利要求17的方法，其中由弹力的雅可比变换计算接点空间弹力矩。

21.权利要求17的方法，其中接点空间阻尼力矩为接点速度的函数。

22.权利要求21的方法，其中接点空间阻尼力矩线性正比于接点速度，并且响应接点空间阻尼增益矩阵的对角元计算比例常数。

23.一种形成单相触觉墙的方法，包括确定HIP从什么位置接近边界，以及允许HIP从第一方向经过边界但不允许从第二方向经过边界。