[发明专利]质心偏移和振动结合的力反馈方向指导系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种质心偏移和振动结合的力反馈方向指导系统及控制方法，属于人机交互领域。包括质心万向运动单元和振动电机单元，质心万向运动单元提供质心偏移力反馈，振动电机单元提供振动力反馈，通过质心偏移力反馈呈现旋转触觉和振动电机单元呈现平移触觉。优点是用户可以快速，准确地感受到目标方向。触觉球体可移动，使用方便，可在三维空间上实现六自由度的方向指导，可应用于医疗康复，VR手柄，鼠标，手机，平板等装置。

技术领域

本发明属于人机交互领域，尤其涉及一种质心偏移和振动结合的力反馈方向指导系统及控制方法，通过质心偏移力反馈呈现旋转触觉和振动力反馈单元呈现平移触觉，用户可以快速，准确地感受到目标方向，触觉球体可移动，使用方便，可在三维空间上实现六自由度的方向指导，可应用于医疗康复，VR手柄，鼠标，手机，平板等装置，引导用户实现方向探索。

背景技术

康复医学这一概念诞生于20世纪中期，是一门以消除和减轻人的功能障碍，弥补和重建人的功能缺失，设法改善和提高人各方面功能的医学学科，涉及功能障碍的预防，诊断，评估，治疗，训练和处理。康复医疗一直是现代医学的重要组成部分。随着国外康复医疗发展经验的不断影响，国内政策的不断完善和开放，康复医疗的新模式，新技术层出不穷，为康复医疗带来重要发展契机。

我国人口众多，老龄人口，残疾人口，慢性病患者数量逐年递增，康复医疗的需求越来越大，而与潜在的康复需求形成鲜明对比的是供给端的相对惨淡。

当今，随着计算机产业的高速发展，便携式终端的数目与种类与日剧增，其功能也在不断丰富。

美国专利“Haptic information presentation system and method”(申请号US20170220112A1)该专利通过在x，y，z轴上分别放置一对偏心旋转器，控制每对偏心旋转器在每一个轴上产生力或转矩的方向，大小。通过矢量合成，实现三维空间六自由度的方向指导，但是装置体积大，使用不方便，仅可提供振动力反馈，触觉方式单一。

中国专利申请“一种手功能综合康复训练平台”(CN107928989A)该发明的目的是帮助患者增强肌肉力量，用于上肢肌力康复训练的手功能综合康复训练，但是康复训练时需要一定的场地，装置的体积大，质量重不具有便携性。

中国专利申请“一种电动辅助上肢医疗康复机构”(CN107320290A)该发明公开了一种电动辅助上肢医疗康复机构，包括座椅转轴，上摆动杆，辅助电机，通过上辅助电机带动上摆动杆运行，从而实现辅助康复病人的手部的康复运动。但是该装置的体积大，质量重不具有便携性。

发明内容

本发明提供一种质心偏移和振动结合的力反馈方向指导系统及控制方法，通过提供力反馈，用于手部以及手臂的医疗康复，帮助用户完成康复任务。

本发明采取的技术方案是：一种质心偏移和振动结合的力反馈方向指导系统，上位机中的控制器三与无线通信模块一连接，该无线通信模块一与质心万向运动单元中的无线通信模块二无线连接，质心万向运动单元中的九轴传感器分别与无线通信模块二、控制器一电连接，无线通信模块二与控制器一电连接，无线通信模块二与下半球中的控制器二无线连接，控制器一分别与马达一和马达二电连接，控制器二分别与位于下半球中的功率放大器一、功率放大器二和功率放大器三电连接，功率放大器一分别与位于上半球中音圈电机一和下半球中的音圈电机六电连接，功率放大器二分别与位于下半球中的音圈电机二和音圈电机四电连接，功率放大器三分别与位于下半球中的音圈电机三和音圈电机五电连接；

上半球与下半球螺纹连接，质心万向运动单元位于上半球与下半球中并与下半球粘接，上半球的上半球壳的顶部中放置一个音圈电机一，下半球的下半球壳底部中放置一个音圈电机六，在下半球壳中部均布音圈电机二、音圈电机四、音圈电机三和音圈电机五，电路板二位于下半球壳中。