[发明专利]一种基于挤压气膜效应的触觉再现装置与方法

摘要

本发明涉及一种基于挤压气膜效应的触觉再现装置与方法，属于虚拟现实触觉再现领域。包括触感表面、控制模块、信号驱动模块和法向力检测模块。触感表面包括隔热层、压电层、支撑结构；压电层设置于支撑结构的上部，隔热层设置于压电层的上部。当手指触摸于触感表面，压电层用来产生能够减小滑动摩擦力的挤压气膜，挤压气膜将会改变手指与触感表面的相对摩擦系数，进而提供触觉反馈，本发明利用压电层的压电效应分时复用，可同时实现触点定位和触觉再现的功能，压电层以阵列的形式分布还可以实现多点触觉反馈。本发明的优点是：同时实现定位和触觉反馈的功能，省去外加定位装置的步骤，可实现多点挤压气膜效应触觉反馈，可扩展性强，触觉感受丰富，稳定度高。

主权项

1.一种基于挤压气膜效应的触觉再现装置，其特征在于，由以下几部分构成：/n触感表面，被配置为检测触点位置并呈现触觉；/n所述触感表面包括：压电层、隔热层、支撑结构，所述压电层设置于支撑结构的上部，所述隔热层设置于压电层的上部，所述的隔热层、压电层和支撑结构是之间是刚性连接的；/n所述压电层、隔热层、支撑结构都是以阵列形式呈现的，阵列的行数和列数分别为m和n；/n所述压电层包括一个压电阵列，所述压电阵列的每一部分为长方体，压电阵列的每一部分被称为压电振子，所述压电阵列中的每个压电振子由两条信号线控制，分别连接至行信号总线和列信号总线，行信号总线和列信号总线连接至信号驱动模块，且连接至法向力检测模块，利用压电层的正压电效应，通过法向力检测模块将压电层产生的电信号大小转化成法向力的大小，根据法向力大小判断触点位置并判断是否需要启动挤压气膜效应补偿机制；利用压电层的逆压电效应通过信号驱动模块产生驱动信号，驱动压电层高频振动，形成挤压气膜效应形成触觉反馈；/n控制模块，被配置为接收触点位置信息并根据法向力大小计算电信号信息；/n所述控制模块包括控制器，控制器中存储了法向力与补偿驱动信号对应表和法向力与电信号对应表，控制器被配置为接收法向力检测模块发送的数字信号并根据该数字信号计算法向力的大小，同时根据该法向力的大小判断是否大于法向力阈值，并计算触感表面需要驱动信号的大小，如果小于法向力阈值，则产生正常驱动信号；如果大于法向力阈值，则根据法向力与补偿驱动信号对应表，产生补偿驱动信号；/n信号驱动模块，被配置为提供触感表面所需要的驱动信号；/n法向力检测模块，被配置为检测用户施加的法向力。/n