[发明专利]面向手眼协调操作的力觉视觉融合显示平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于虚拟现实系统的力觉-视觉融合显示的硬件平台，能够实现力觉-视觉显示信息在空间内的准确匹配。本平台可以增强虚拟现实系统的沉浸感和交互性，为各类需要手眼协调操作的虚拟现实应用领域提供通用的技术基础。

背景技术

真实世界中的物体，其自身就具备颜色、形状、硬度等各种物理属性，人可以通过感觉器官(如眼、耳、手、鼻等)感知该物体的视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种信息。而VR系统中的虚拟物体，其本身并不具备任何物理属性，它所反馈给人的视觉、力觉、听觉等信息，均由不同的物理设备构造生成，只有保证这些由不同物理设备合成的多通道感知信息的一致性，才能保证人对虚拟物体的感知不产生歧义。

早期的VR系统，主要致力于研究各个通道信息的独立显示再现，近来，学者们开始关注视觉信息和力觉信息通道间的融合显示问题。典型融合显示系统包括瑞典SenseGraphics公司的3D-MIW，瑞典Reachin公司的Reachin Display，美国Immersive公司的Immersive Touch以及美国Ohio大学的Ji等人提出的虚拟骨科手术系统。这些系统中，运用平面镜的光学反射原理，使操作者看到真实的、正在进行力觉交互的手，使得用户有一种“所见即所触”的幻觉。上述系统均未对设备之间的位置进行配准，同时也未公开一种普适性的支架结构来对各设备(如：力觉交互设备、光学合成设备、仿真计算机等)进行位置布局。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向手眼协调操作的力觉视觉融合显示平台，该平台包括有计算机2、图像生成设备2a、反射镜3、力学交互设备5、照明设备8、安装架1、底座4、外罩组件7，安装架1、外罩组件7、力学交互设备5安装在底座4上，图像生成设备2a、反射镜3、照明设备8安装在安装架1上，图像生成设备2a、反射镜3、力学交互设备5、照明设备8、安装架1罩在外罩组件7内。该平台通过A横梁21在A角钢11与B角钢12上滑动实现图像生成设备2a的俯仰角度调节，通过B框架32上固定连接的B横梁22、C横梁23在C角钢13、D角钢14上转动实现反射镜3的俯仰角度调节，以及目视点与目视平面中心点之间的夹角、图像生成设备2a与台面4a的夹角、反射镜3与台面4a的夹角配准，设计了具有一定的自由度以便于调节和验证设计原理，补偿加工误差，满足后续需要进行的力-视觉空间配准的要求，并适应不同身高操作者对舒适性的不同要求。如：①操作者操作时，眼部和手部的位置符合人机工程学的舒适要求；②反射镜在反射显示器图像的同时，不反射操作者的面部图像；③且操作者不会遮挡或受到头部上方的图像的干扰；④应该可以适合不同身高的人使用。

附图说明

图1是本发明显示平台的外部结构图。

图1A是无外罩的显示平台结构图。

图1B是外罩架的结构图。

图1C是无外罩组件的显示平台结构图。

图2是本发明安装架的结构图。

图2A是A框架与夹具的俯视图。

图2B是A框架与夹具的仰视图。

图2C是夹具的俯视图。

图2D是夹具的仰视图。

图3是本发明显示平台的装配简示图。