一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，包括用于模拟显示无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面的计算机设备、用于获取用户脑电信号的脑电信号采集设备以及用于对脑电信号采集设备获取的用户动作进行反馈的可穿戴设备，其中，脑电信号采集设备获取用户的脑电信息，再将用户的脑电信息发送至计算机设备，计算机设备将无人机飞行状态信息发送至可穿戴设备中，计算机设备根据用户的脑电信息控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作，该系统具有结构简单、成本低、重量轻的特点，且便于携带，能够较好的模拟用户飞行感觉。

【技术实现步骤摘要】
一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统
本专利技术属于无人机人机交互
，涉及一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统。
技术介绍
机器人在人类生产及生活中起着越来越重要的作用已经成为事实。其中，无人机作为机器人中的一个重要分支，自出现以来就获得了广泛关注，其人机交互技术也得到了快速发展。同时随着人们对飞行感觉的向往日益增强，通过一定的触觉反馈使人们感觉到自己像鸟儿一样飞翔这一研究领域受到广泛关注。通过再现机器人在执行任务时与环境交互时所遇到的力，向用户提供触觉反馈，已经证明可以提高用户的态势感知能力，并减少出错次数。目前无人机的遥操作或者虚拟环境中的人机交互通常采用操作杆、键盘、触摸屏以及视觉反馈等，也有采用手势控制，人们不仅需要在无人机遥操作过程中保持精神高度集中，而且人们的飞行感觉较弱，不能获得飞行过程中的真实感和沉浸感；采用全身交互技术，尽管可以使人感受到飞行的沉浸感，但由于设备笨重，不能满足室外携带的便捷性，且机构复杂，成本高；采用振动触觉，尽管可以提供一定的振动反馈，但不能很好地模拟人所受到的压力等；使用气囊、真空泵、压缩机、电磁阀等器件来产生的力反馈，已经被证明为人体可感知的自然压力，但由于其所需器件较多，导致工作起来较复杂，也不能保证良好的便携性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，该系统具有结构简单、成本低、重量轻的特点，且便于携带，能够较好的模拟用户飞行感觉。为达到上述目的，本专利技术所述的基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统包括用于模拟显示无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面的计算机设备、用于获取用户表情信息的脑电信号采集设备以及用于对采集设备获取的用户脑电信号进行反馈的可穿戴设备，其中，脑电信号采集设备获取用户的脑电信息，再将用户的脑电信息发送至计算机设备，计算机设备将无人机飞行状态信息发送到可穿戴设备中，计算机设备根据用户的脑电信息控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作。所述脑电信号采集设备用于获取用户的表情信息所产生的脑电信号，所述用户的表情信息包括正常表情、皱眉、惊讶、笑容及咬牙。用户的表情信息产生的脑电信号与无人机的飞行状态一一对应，其中，当用户正常表情时，计算机设备模拟显示无人机正常飞行状态，当用户皱眉时，计算机设备模拟显示无人机俯冲状态，当用户惊讶时，计算机设备模拟显示无人机仰冲状态，当用户笑容时，计算机设备模拟显示无人机左翻滚状态，当用户咬牙时，计算机设备模拟显示无人机右翻滚状态。计算机设备与感知设备通过加密狗相连接。所述可穿戴设备包括可穿戴衣服，其中，可穿戴衣服的左侧前胸、右侧前胸、左侧后背及右侧后背上分别设置有第一平板、第二平板、第三平板及第四平板，其中，第一平板与人体之间设置有第一气囊，第二平板与人体之间设置有第二气囊，第三平板与人体之间设置有第三气囊，第四平板与人体之间设置有第四气囊，第一电机通过第一缆绳拉动第一平板，使得第一气囊对人体的左侧前胸施加压力；第二电机通过第二缆绳拉动第二平板，使得第二气囊对人体的右侧前胸施加压力，第三电机通过第三缆绳拉动第三平板，使得第三气囊对人体的左侧后背施加压力，第四电机通过第四缆绳拉动第四平板，使得第四气囊对人体的右侧后背施加压力。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统在具体操作时，通过脑电信号采集设备获取用户表情所产生的脑电信息，计算机设备根据用户的脑电信息控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作，以模拟用户飞行感觉，具有结构简单、便于携带、成本低、重量轻的特点，且便于携带。进一步，本专利技术用平板挤压气囊，通过气囊模拟作用于人体的真实压力，为用户提供无人机不同飞行姿态所对应的不同触觉反馈，具有质量轻、结构简单的特点。进一步，本专利技术在计算机设备模拟的基础上，增加可穿戴设备，彻底解放双手及手臂，促使用户更加主动直观地控制无人机飞行姿态，解放用户双手，使其可以做其他工作，增加其灵活性，同时在整个过程中，用户处于被动接受飞行力反馈的状态，有利于更加清楚地感知以及判断无人机当前飞行状态，增强用户控制无人机时的沉浸性和力感知直观性，有助于用户提高其对无人机的飞行姿态控制。进一步，本专利技术所提供的虚拟飞行场景中，提供无人机飞行速度、照相机跟随速度等公开变量，用户可以根据自己的需要进行调整并且允许用户根据自己的喜好或需要设置自己的表情控制方式。附图说明图1为本专利技术的整体逻辑示意图；图2为本专利技术的整体效果图；图3为本专利技术虚拟飞行场景的框架示意图；图4为本专利技术中计算机设备的框架示意图；图5为本专利技术中计算机设备与上位机连接示意图；图6为本专利技术中可穿戴设备的框架示意图；图7为本专利技术中可穿戴设备的正面示意图；图8为本专利技术中可穿戴设备的背面示意图；图9为本专利技术中可穿戴设备的侧面示意图；图10为本专利技术中可穿戴设备的肩带设计示意图；图11为本专利技术中虚拟飞行环境界面的示意图；其中，Ⅰ为计算机设备、Ⅱ为感知设备、Ⅲ为可穿戴设备、1为脑电设备连接状态显示、2为加密狗、3为上位机、4为救生衣、5为第一带子、6为第二带子、7为第三带子、8为第一平板、9为第二平板、10为第四平板、11为第三平板、12为第一电机、13为第二电机、14为第四电机、15为第三电机、16为第一缆绳、17为第二缆绳、18为第四缆绳、19为第三缆绳、20为第一气囊、21为第二气囊、22为第四气囊、23为第三气囊、24为第一肩带、25为第二肩带、26为第四肩带、27为第三肩带、28为训练-正常键、29为训练-俯冲键、30为训练-仰冲键、31为训练-左翻滚键、32为训练-右翻滚键、33为状态进度条、34为状态显示栏、35为开始游戏键、36为退出游戏键、37为跳圈地形、38为无人机模型、39为真实地形模拟。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统包括用于模拟显示无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面的计算机设备Ⅰ、用于获取用户脑电信号脑电信号采集设备Ⅱ以及用于对脑电信号采集设备Ⅱ获取的用户脑电信息进行反馈的可穿戴设备Ⅲ，其中，脑电信号采集设备Ⅱ获取用户的脑电信息，再将用户的脑电信息发送至计算机设备Ⅰ，计算机设备Ⅰ将无人机的飞行状态信息发送到可穿戴设备Ⅲ中，计算机设备Ⅰ根据用户的脑电信息控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备Ⅲ根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作，其中，用户佩戴感知设备Ⅱ及可穿戴设备Ⅲ，通过做出不同面部表情产生不同脑电信号，由计算机设备Ⅰ对不同信号进行识别与存储，基于脑电信号控制虚拟飞行场景中无人机的姿态变化，并基于此姿态变化数据控制可穿戴设备Ⅲ动作，为用户提供视觉反馈和触觉反馈，在整个过程中，用户处于被动接受反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，其特征在于，包括用于模拟显示无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面的计算机设备(Ⅰ)、用于获取用户脑电信号的脑电信号采集设备(Ⅱ)以及用于对脑电信号采集设备(Ⅱ)获取的用户脑电信号进行反馈的可穿戴设备(Ⅲ)，其中，脑电信号采集设备(Ⅱ)获取用户的脑电信息，再将用户的脑电信息发送至计算机设备(Ⅰ)，计算机设备(Ⅰ)将无人机飞行状态信息发送到可穿戴设备(Ⅲ)中，计算机设备(Ⅰ)根据用户的脑电信号控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备(Ⅲ)根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，其特征在于，包括用于模拟显示无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面的计算机设备(Ⅰ)、用于获取用户脑电信号的脑电信号采集设备(Ⅱ)以及用于对脑电信号采集设备(Ⅱ)获取的用户脑电信号进行反馈的可穿戴设备(Ⅲ)，其中，脑电信号采集设备(Ⅱ)获取用户的脑电信息，再将用户的脑电信息发送至计算机设备(Ⅰ)，计算机设备(Ⅰ)将无人机飞行状态信息发送到可穿戴设备(Ⅲ)中，计算机设备(Ⅰ)根据用户的脑电信号控制模拟显示的无人机飞行状态及虚拟飞行场景界面，可穿戴设备(Ⅲ)根据无人机飞行状态对用户实时反馈动作。


2.根据权利要求1所述的基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，其特征在于，所述脑电信号采集设备(Ⅱ)用于获取用户的表情信息产生的脑电信号，所述用户的表情信息包括正常表情、皱眉、惊讶、笑容及咬牙。


3.根据权利要求1所述的基于力反馈的可穿戴飞行感觉反馈系统，其特征在于，用户的表情信息产生的脑电信号与无人机的飞行状态一一对应，其中，当用户正常表情时，计算机设备(Ⅰ)模拟显示无人机正常飞行状态，当用户皱眉时，计算机设备(Ⅰ)模拟显示无人机俯冲状态，当用户惊讶时，计算机设备(Ⅰ)模拟显示无人机仰冲状态，当用户笑容时，计算机设备(Ⅰ)模拟显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，王红，吴宗林，徐光华，谢俊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61