[发明专利]柔性触觉反馈电子设备及触觉反馈方法

说明书

本发明公开了一种柔性触觉反馈电子设备及触觉反馈方法，所示电子设备包括上封装层，柔性电路层和下封装层；柔性电路层包括位于上层的储能及控制模块、柔性电路板以及压电振动阵列，控制模块位于柔性电路板的上表面，压电振动阵列位于柔性电路板的下表面，控制模块和压电振动阵列通过柔性电路板的电子线路连接。电路控制模块通过获取编码信息实现振动形状的解码，以此来控制其下层的压电阵列的振动，从而实现物体形状的触觉感知模拟。本发明采用柔性压电材料作为振动产生源，并通过无线设计模块和超级电容器实现能量存储，在柔性程度和厚度上具有显著优势，为构建超薄且高分辨率的端对端柔性触觉可穿戴反馈设备开辟了新的途径。

技术领域

本发明涉及触觉反馈，柔性电子及柔性电路，具体涉及一种柔性触觉反馈电子设备，同时还涉及一种基于柔性触觉反馈电子设备的触觉反馈方法。

背景技术

现存的虚拟现实和增强显示技术中的交互反馈多为视觉和听觉反馈。触觉作为人类感知外界信息的主要途径之一，传达的信息是其他感官所无法代替的，例如物体的质地和纹理，打击感等。但是，与眼睛和耳朵相比，作为触觉接口的皮肤在目前的商用VR和AR技术中的反馈交互作用几乎被完全忽略掉，而触觉反馈的缺失也导致了用户沉浸式体验的不完整。因此，如何将触觉反馈技术完美的融入到VR和AR等人机交互技术中是未来的发展的必然趋势和技术要求。

目前，触觉反馈技术的研究方向分为：接触式反馈和非接触式反馈。其中，接触式的触觉反馈技术多采用机械振动、空气压膜、静电力等原理，利用手套、阵列、空气压膜、屏幕等交互界面作为触觉反馈接口。非接触式的触觉反馈由于空气传播介质的参与，与接触式的触觉反馈相比，需要更加复杂的硬件结构和更加精密的软件算法来实现聚焦。同时，其设备是固定在某一位置，无法移动的，人只有进入到设备中才能感受到触觉反馈。因此，对于个人，如果要实现全身的触觉反馈，一是需要构建更加复杂且大型的设备，二是需要对移动聚焦算法进一步的构架与优化。这使得非接触式的触觉反馈技术的在构建基于个人的端对端VR/AR等交互设备上在成本和便携性上具有天然的劣势。

在这一方面，接触式的触觉反馈技术通过多个独立设备的分布式布置和协作，实现全身的触觉反馈，其构建基于个人的端对端VR/AR等交互设备上具有较大的优势。然而，传统的接触式触觉反馈技术多利用手套、阵列、屏幕等笨重，不可延伸的机械设备作为交互接口，其在穿戴便携性具备较大的劣势。因此，想要实现功能完整与穿戴舒适性兼具的个人端对端的VR/AR等交互设备，研究更加轻质化，小型化，穿戴便携性和舒适性的接触式触觉反馈设备是亟需被攻克的关键技术。

柔性电子技术的出现和发展，为制备更适合穿戴的柔性触觉反馈设备提供了全新的器件结构和工作原理。柔性电子以大面积、可变性、便携性和多功能集成为主要特征，特殊地，对于很多烧伤以及截肢等的残疾人士，类皮肤的柔性触觉反馈设备可以以接近皮肤的形态贴合在假肢等功能器件表面，在保证美观性的同时提供给患者相应的触觉，以保证患者的正常生活。因此，结合柔性电子微纳制造等相关技术，制备类皮肤特性的可穿戴柔性触觉反馈器件及探索其在VR/AR等人机交互技术中的应用引起了广泛的关注。由于其固有的柔性和可延伸特点，类皮肤的柔性可穿戴触觉反馈设备在个人VR/AR设备中也被认为是最具有前景的方法之一，其有望在医疗，教育，军事等领域进一步革新交互概念。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种超薄且高分辨率的端对端柔性触觉反馈电子设备，本发明的另一目的是提供一种能够精确感知物体形状的触觉反馈方法。

技术方案：一种柔性触觉反馈电子设备，包括上封装层，柔性电路层和下封装层；所述柔性电路层包括位于上层的储能及控制模块、柔性电路板以及压电振动阵列，所述控制模块位于柔性电路板的上表面，所述压电振动阵列位于柔性电路板的下表面，所述控制模块和压电振动阵列通过柔性电路板的电子线路连接。