[发明专利]基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法

说明书

本发明涉及基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极，电极在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极输出电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰越尖锐。本发明针对脚部实现了虚拟场景地形的触感再现，以解决目前提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。

技术领域

本发明涉及虚拟现实与触感模拟相关的技术领域，更具体地说，它涉及基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法。

背景技术

虚拟现实技术(VR技术)是通过VR软件将模型、环境等呈现在虚拟世界，并利用硬件设备实现物体与物体、虚拟人物与物体之间交互从而达到模拟现实环境中人物与物体之间、物体与物体之间交互的纯虚拟环境的交互。目前VR技术一般只能针对人的视觉和听觉进行模拟，这是因为在人的五感中，视觉和听觉是人接受信息的最直接的途径，视觉模拟是将直接让使用者观看仿真信息，将仿真信息传递至使用者大脑神经从而实现视觉模拟；听觉模拟是将环境声波传入使用者的耳部进行模拟。目前也有对触感进行模拟，但触觉模拟还是仅限于压力刺激，模拟效果差，而且由于是压力模拟，模拟设备体积较大，使用不便。另外，现有技术中仅仅是对人手部受到的触感进行模拟，而忽略了对脚部的模拟。要实现在虚拟环境中完全还原用户在现实生活内体验到的触感还远远不够。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，针对脚部实现了虚拟场景地形的触感再现，以解决目前提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极，电极在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极输出刺激电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；

其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰越尖锐。

在其中一个实施例中，所述特征波的频率范围是100Hz-2000Hz。

在其中一个实施例中，在其中一边脚部的模拟的特征波中加入噪音，用于模拟在虚拟环境中的双脚感觉的差别。针对双脚中对电压刺激更敏感的一边脚部，在与该脚部相应的特征波中加入噪音，用于区别双脚对虚拟场景中地面的触觉感受。

在其中一个实施例中，所述鞋具包括信息接收模块和模拟模块，所述信息接收模块包括蓝牙模块和电源，所述模拟模块包括鞋子本体和多个电极，多个所述电极设置在鞋子本体内壁，且电极的排布与人脚部形状匹配，所述电源与多个电极电连接；

所述蓝牙模块接收虚拟场景中代表地形的特征波，所述电源根据蓝牙模块接收到的特征波向电极输出与特征波相同频率的电压，用于刺激脚部进行触觉模拟。

在其中一个实施例中，所述信息接收模块还包括电流监测模块和电压放大模块，所述电源分别与蓝牙模块和电流监测模块电连接，所述蓝牙模块和电流监测模块均与电压放大模块电连接，所述电流监测模块分别与多个电极电连接；

蓝牙模块接收虚拟场景的地形特征波信息，根据特征波波形变化产生电压刺激，电压刺激经过电压放大模块将原本的电压刺激增强，通过电流监测模块控制电流大小不超过人体安全电流。