[发明专利]一种力触觉的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实领域，具体涉及一种力触觉的测量装置及方法。

背景技术

触觉再现在教育、网络购物、盲人视图、远程医疗等领域有着重要作用，能够为人提供更加真实和直观的交互体验，是目前国内外虚拟现实技术领域的研究热点。

在触觉再现研究方面，触觉可分成接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。为了更好的研究触觉再现技术，需要对手指受到的多个方向的触觉力进行实际测量。尤其在静电力触觉方面，由于最小触觉力仅为100mN，需要高精度和高分辨率的力触觉的测量装置，目前，国内外没有专业的手指力触觉测量设备。

发明内容

本发明提供一种力触觉的测量装置及方法，用于力触觉的测量。

本发明采取的技术方案是：

固定平台上面固定一个带四个弹簧的弹簧底座，该弹簧底座上固定连接四个六自由度力传感器，支架与固定平台上部固定连接，两根纵向导轨固定于该支架上，横向导轨与该纵向导轨滑动连接，驱动该横向导轨的纵向步进电机与纵向导轨固定连接，指带与横向导轨滑动连接，驱动该指带的横向步进电机与横向导轨固定连接。

一种力触觉的测量方法，具体步骤如下：

将触觉再现屏幕置于四个六自由度力传感器上，手指通过指带固定在指带上，横向步进电机和纵向步进电机分别带动指带和横向导轨匀速运动，所以手指可以在触觉再现屏幕上进行横向和纵向匀速运动；

当手指在触觉再现屏幕上匀速运动时，六自由度力传感器可以测得触觉再现屏幕的受力，包括支持力和摩擦力两个方向，在手指触压触觉再现屏幕时，会产生压力，这部分压力与弹簧底座相抵消，使手指的受力基本处于同一大小，可以保证测量的准确性。

本发明优点是结构新颖，通过本装置，可以让手指在触觉再现屏幕上匀速运动，准确测量手指在触觉再现屏幕上的触觉力，本装置具有易于实现、成本低、精度高等优点，可应用于触觉再现的力触觉测量中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

固定平台104上面固定一个带四个弹簧的弹簧底座103，该弹簧底座103上固定连接四个六自由度力传感器101，支架110与固定平台104上部固定连接，两根纵向导轨107固定于该支架110上，横向导轨105与该纵向导轨107滑动连接，驱动该横向导轨的纵向步进电机109与纵向导轨固定连接，指带106与横向导轨105滑动连接，驱动该指带的横向步进电机108与横向导轨105固定连接。

一种力触觉的测量方法，具体步骤如下：

将触觉再现屏幕102置于四个六自由度力传感器101上，手指通过指带106固定在指带上，横向步进电机108和纵向步进电机109分别带动指带106和横向导轨105匀速运动，所以手指可以在触觉再现屏幕102上进行横向和纵向匀速运动；

当手指在触觉再现屏幕102上匀速运动时，六自由度力传感器101可以测得触觉再现屏幕102的受力，包括支持力和摩擦力两个方向，在手指触压触觉再现屏幕102时，会产生压力，这部分压力与弹簧底座103相抵消，使手指的受力基本处于同一大小，可以保证测量的准确性。