[发明专利]一种基于指套式力触觉交互装置的物体柔软度再现方法

摘要

本发明公开了一种基于指套式力触觉交互装置的物体柔软度再现方法。其特征是利用结合了压力传感器、压电致动器的指套式力触觉交互装置，通过控制指套上3x3点阵式压电致动器产生与人手主动按压力大小、虚拟物体软硬度相关的振动刺激，模拟物体的软硬度。压电致动器的振动幅值和振动节奏可调，振动幅值与人手主动按压力相关，模拟人手主动按压过程中作用力的大小，振动节奏与虚拟物体刚度系数相关，反映物体的软硬度特性。

主权项

1.一种应用于移动终端的基于指套式力触觉交互装置的物体柔软度再现方法，该方法所借助的指套式力触觉交互装置包含压力传感器和压电致动器，压力传感器用于测量接触过程中人手主动施加的作用力，压电致动器驱动电压的幅值和频率可调，从而产生一定幅值和节奏的振动信号；通过控制指套式力触觉交互装置自带的压电致动器产生不同振动幅值和振动节奏的振动刺激，模拟真实环境下按压不同柔软度物体的触觉感受；该方法具体包括以下步骤：1)利用指套式力触觉交互装置上的微型压力传感器实时检测人手按压力的大小，并计算与之对应的振动幅值，以模拟接触虚拟物体时的触觉响应；2)根据所要再现的虚拟物体的刚度系数计算与之对应的振动节奏；3)计算压电致动器的驱动控制电压，调制产生前两步骤计算所得振动幅值和振动节奏，模拟与接触力和硬度相一致的振动触觉刺激；所述的步骤1)中，指套式力触觉交互装置本身结合了微型压力传感器，通过软件滤波的方法剔除压电致动器所产生的振动信号，提取出人手主动按压力的大小；根据主动按压力越大，则触觉响应的振动触觉强度越大的原则，建立人手主动按压力与振动幅值之间的转换关系，并对振动幅值进行分级控制；压电致动器振动幅值的大小依据式(1)计算得到：L(t)＝k1×F(t)   (1)其中，F(t)表示人手主动按压力值，L(t)表示与压力值相对应的压电致动器的振动幅值，k₁表示转换系数，转换系数k₁由压电致动器能达到幅值最大值以及人手主动按压力的最大值确定，L_m为振幅值最大值，F_m为人手动按压力最大值。