Control of electromagnetic force and tactile fusion based on reproducing device provided by the utility model, the electromagnetic field control based on the principle of 3D electromagnetic field around the background can produce the size and direction of the cubic box of the coils; the use of wearable glove with magnetic module, the module for the electromagnet palm heart ForceTelepresence, finger at the end of the electromagnet module used for texture tactile representation, the magnetic module interacts with a three-dimensional background magnetic field; and through the real-time detection of hands in three-dimensional position information, the corresponding change of position of magnetic module electric magnetic force control hand; non contact multi point force model designed by the utility model innovation to realize the haptic device and tactile integration, interactive, perception and fusion tactile reproduction.
【技术实现步骤摘要】
本技术属于人机交互中的力触觉再现
,尤其涉及一种基于电磁场控制的力觉和触觉融合的再现装置。
技术介绍
力触觉再现技术作为一种新兴的人机交互技术,借助于力触觉再现设备和计算仿真环境使得操作者可以触摸、感知和操纵虚拟物体,实现其它感知系统无法完成的(人类与环境之间的)双向信息和能量交互,因而具有非常独特和极其重要的地位。在力触觉再现技术中,力触觉设备作为操作者与虚拟环境之间的接口,是力触觉再现系统得以实现的必要条件;人的力触觉感知特性是力触觉设备的设计依据;而力触觉建模方法则依赖力触觉再现设备,它们一起决定了系统的真实性和稳定性等性能指标。相应地,力触觉再现也分为力觉再现和触觉再现,力觉再现主要研究如何产生作用力反馈给操作者,再现操作者与虚拟物体之间交互的动态特性。ForceDimension公司的Omega系列和Delta系列设备,是基于地面/桌面固定式的,由于采用了独特的Delta结构,能够实现较高的作用力输出和再现刚度,且操作者可以基于该力反馈设备与虚拟物体进行非接触式交互。触觉再现研究主要集中在纹理触觉的再现,这类触觉再现系统一般通过采用各种方法来刺激操作者皮肤的触觉感受器,如空气风箱或喷嘴、各种方式产生的振动、微型针阵列、直流电脉冲、功能性的神经肌肉刺激等等。LiManLi等人的“三维雕塑输入装置”(“3DSculpturingInputDevice”)专利中(专利号为US6483499B1),使用四个相同的电磁铁,两两相对放置在同一高度平面上,在四个电磁铁围成的空间正中间的底面也放置一个电磁铁,相互之间输出排斥作用力;使用一个顶端装有永磁铁 ...
【技术保护点】
一种基于电磁场控制的力觉和触觉融合再现装置,其特征在于:包含立方箱体,螺线管线圈,三维背景磁场驱动和控制模块、电源模块、带磁性模块的穿戴式手套、磁性模块的驱动和控制模块、摄像头组模块和人手三维位置检测系统;所述立方箱体,其中一个面上开有一个操作孔,箱体的其它五个面封闭;所述立方箱体外表面绕有螺线管线圈;所述三维背景磁场驱动和控制模块,包含第一微控制器系统、螺线管线圈驱动电路和第一无线通讯模块,所述第一微控制器系统通过螺线管线圈驱动电路驱动和控制螺线管线圈,且通过第一无线通讯模块与磁性模块的驱动和控制模块连接通信;所述螺线管线圈分别与三维背景磁场驱动和控制模块中的螺线管线圈驱动电路连接;所述电源模块用于给螺线管线圈供电;所述带磁性模块的穿戴式手套包括掌心处的电磁铁和手指指端处的电磁铁,用于调节每个电磁铁模块所受到的电磁作用力;所述掌心处的电磁铁,内部为导磁铁芯、外部缠绕铜线,用于力觉再现,与掌心电磁铁驱动电路连接;所述指端处的电磁铁,内部为导磁铁芯、外部缠绕铜线,用于触觉再现,与指端电磁铁驱动电路连接;所述磁性模块的驱动和控制模块包含第二微控制器系统、掌心电磁铁驱动电路、指端电磁铁驱动电 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁场控制的力觉和触觉融合再现装置,其特征在于:包含立方箱体,螺线管线圈,三维背景磁场驱动和控制模块、电源模块、带磁性模块的穿戴式手套、磁性模块的驱动和控制模块、摄像头组模块和人手三维位置检测系统;所述立方箱体,其中一个面上开有一个操作孔,箱体的其它五个面封闭;所述立方箱体外表面绕有螺线管线圈;所述三维背景磁场驱动和控制模块,包含第一微控制器系统、螺线管线圈驱动电路和第一无线通讯模块,所述第一微控制器系统通过螺线管线圈驱动电路驱动和控制螺线管线圈,且通过第一无线通讯模块与磁性模块的驱动和控制模块连接通信;所述螺线管线圈分别与三维背景磁场驱动和控制模块中的螺线管线圈驱动电路连接;所述电源模块用于给螺线管线圈供电;所述带磁性模块的穿戴式手套包括掌心处的电磁铁和手指指端处的电磁铁,用于调节每个电磁铁模块所受到的电磁作用力;所述掌心处的电磁铁,内部为导磁铁芯、外部缠绕铜线,用于力觉再现,与掌心电磁铁驱动电路连接;所述指端处的电磁铁,内部为导磁铁芯、外部缠绕铜线,用于触觉再现,与指端电磁铁驱动电路连接;所述磁性模块的驱动和控制模块包含第二微控制器系统、掌心电磁铁驱动电路、指端电磁铁驱动电路和第二无线通讯模块,所述第二微控制器系统通过两个磁铁驱动电路分别驱动和控制掌心处的电磁铁和指端处的电磁铁,且通过第二无线通讯模块与三维背景磁场驱动和控制模块连接通信;所述摄像头组模块包含若干摄像头,摄像头分布在立方箱体的角落;所述摄像头连接到人手三维位置检测系统,用于实时获取无遮挡的人手部三维位置信息;所述人手三维位置检测系统用于实时检测人手部三维位置信息,并将人手部的三维位置信息传递到虚拟环境的场景中,且通过通讯接口与三维背景磁场驱动和控制模块连接...
【专利技术属性】
技术研发人员:陆熊,赵丽萍,胡叙胜,李沅泽,陈晓丽,孙浩浩,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:新型
国别省市:江苏;32
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