[发明专利]触觉力反馈系统和触觉力反馈系统实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及力反馈技术领域，具体而言，涉及一种触觉力反馈系统和一种触觉力反馈系统实现方法。

背景技术

力反馈技术是一种利用机械应力在触觉上给予人真实感受的交互技术，现有技术公开了一种力反馈的实现系统及方法，在获取力反馈数据信息时是在敏感区域安装“多轴机械应力传感器”来进行震动数据的采集，而“多轴机械应力传感器”本质是通过电磁、压电材料或者是加速度计采集连接在电磁、压电材料上的配重块的位移或者是采集物本身的位移来实现微小震动的采集。在执行力反馈动作时是以电磁或者其他方法驱动配重块来产生位移，将位移导致的震动传导给装置的外壳与人的皮肤发生力反馈的作用，导致在应用场景上范围较窄，仅适合有震动的情形，例如枪械射击以及模拟驾驶等。同时，该方案通过传感器和执行装置来合成某个方向上的震动，功耗高，结构复杂，成本高，效果较差，尤其是在立体显示交互领域里，使用现有的力反馈系统无法满足人们对交互真实性的要求，因此，如何获得更加真实和细腻的触觉效果，还原物体的力反馈信息，实现对人类皮肤触觉的再现成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种能够获得更加真实和细腻的触觉效果以实现对人体触觉再现的触觉力反馈系统。

本发明的另一个目的在于提出了一种触觉力反馈系统实现方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种触觉力反馈系统，包括：力反馈数据获取机构和力反馈执行机构；所述力反馈数据获取机构包括：用于记录皮肤接触部位产生的形变信息，并根据所述形变信息产生电信号的第一换能模块，以及根据所述电信号生成力反馈数据信息的数据处理装置；所述力反馈执行机构包括：可产生与所述形变信息相对应的机械形变的第二换能模块，以及用于驱动所述第二换能模块发生所述机械形变的驱动装置。

在该技术方案中，第一换能模块记录皮肤接触部位产生的形变信息，并根据形变信息产生电信号，经过信号处理后生成力反馈数据信息，当需要执行力反馈系统时，驱动装置读取力反馈数据信息，驱动第二换能模块产生与形变信息相对应的机械形变，相比于现有技术提供的力反馈系统采用“多轴机械应力传感器”采集力反馈数据信息，以电磁或其他方法驱动配重块产生位移，并通过位移产生震动的力反馈方式，本发明提供的触觉力反馈系统通过使用第一换能模块记录形变信息和第二换能模块产生与形变信息相对应的机械形变，能够获得更加真实和细腻的触觉效果，还原物体的力反馈信息，实现对人类皮肤触觉的再现。另外，根据本发明上述实施例的触觉力反馈系统，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一换能模块包括：多个呈阵列排布并产生所述电信号的第一微型换能单元；所述数据处理装置包括：用于采集所述电信号，并对所述电信号进行数字处理生成数字信号的数据采集模块和根据所述数字信号生成所述力反馈数据信息的数据生成模块。

在该技术方案中，第一微型换能单元呈阵列排布，阵列设置的第一微型换能单元连续布置在采集物表面上并构成触觉采集面，这个采集面的形状和空间分布与具体的采集物的物理形状有关，当皮肤接触部位发生形变时，每一个第一微型换能单元都能记录相应的形变信息并生成相应的电信号，数据处理装置采集第一微型换能单元生成的电信号，生成力反馈数据信息，进而在力反馈执行机构执行力反馈动作时，根据力反馈数据信息,获得更加真实和细腻的触觉效果，还原物体的力反馈信息，实现对人类皮肤触觉的再现的效果。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集模块包括：与所述第一微型换能单元一一对应的并用于对所述电信号进行放大处理的放大器，以及与所述放大器相对应并将放大处理后的所述电信号转换成所述数字信号的模数转换器。

在该技术方案中，由于独立的第一微型换能单元在发生形变的时候产生的电压信号幅度很小，需要通过放大器进行信号放大，然后送入模数转换器中转化为数字信号，因此，每个独立的第一微型换能单元将有一个放大器和模数转换器，专门负责将对应的第一微型换能单元所产生的微小电信号放大并进行模数转换，转化为数字信号，数据生成模块将数字信号生成相应的力反馈数据信息。

根据本发明的一个实施例，所述数据生成模块包括：对所述数字信号进行编码压缩的数据压缩单元和对所述数字信号进行信息标识的数据标识单元。