一种基于振动阵列的触觉刺激系统及方法技术方案

本发明专利技术公开基于振动阵列的触觉刺激系统及方法，点阵数据生成装置根据原始传达数据和初始化参数生成显示原始传达数据轮廓的原始数据点阵；振动阵列指令生成装置将原始数据点阵中的信息数据转换成控制指令后发送给触觉刺激装置；触觉刺激装置的控制器根据控制指令使振动阵列相应的刺激阵子起振；刺激阵子对原始传达数据轮廓进行展示；振动阵列为单组或多组，根据原始传达数据和初始化参数自动生成控制指令实时用振动来显示相对应的轮廓点阵图像，结合触觉刺激系统与障碍物采集判断系统，通过单组或多组振动阵列与使用者进行信息传递，多种格式的原始传达数据单个或多个组合输入，保证了表达意思的准确性、提升运行速度；结构简单，可靠性强。可靠性强。可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动阵列的触觉刺激系统及方法


[0001]本专利技术涉及触觉感知
，具体涉及一种基于振动阵列的触觉刺激系统及方法。

技术介绍

[0002]随着计算机性能的提升和更全面的与虚拟世界交互的向往，驱动了触觉交互装置的产生和发展，触觉作为人类感知外界信息的主要途径之一，传达的信息是其他感官所无法代替的，是视觉和听觉的一个重要的补充，对人们的信息交流和沟通方式将产生深远的影响。触觉交互设备在多个领域获得了应用，通过触觉刺激我们能感知物体的轮廓、纹理、方位等信息。比如盲人在嘈杂的环境中难以正确的感知附近的环境，如果将信息以触觉方式呈现，将能极大提高盲人对环境的感知能力。
[0003]振动阵列在触觉反馈装置中有着广泛的应用，振动阵列作为信息载体被广泛应用在各种触觉交互装置中，如游戏娱乐，以及康复医疗领域，用户可以通过振动阵列的振动刺激来获取信息，如果要获得良好的触觉体验，如何方便快捷地控制触觉装置的振动阵列去表达汉字、符号等各方面的信息就显得尤为重要。但是迄今为止，触觉领域还没有完整的系统实现自动生成振动阵列控制指令，触觉刺激系统复杂混乱，随着触觉反馈技术的应用越来越多，设计一种可靠的触觉刺激系统实现迫在眉睫。且随着触觉设备上的触觉刺激装置越来越多和对触觉刺激装置的控制参数日益增多，存在以下不足：
[0004]1.当振动阵列的振动刺激装置(阵子)变多后会导致配置的引脚过多，人工配置引脚会导致容易出现错误存在运行速度慢、用户体验差，控制精度低等问题。
[0005]2.当前振动阵列要传递数字、汉字、符号信息需要为每个特定的信息设计控制信号，过程繁琐，表达的信息单一等问题。
[0006]3.当前振动阵列单一地表达传递的信息，用户接收信息不方便、速率慢等问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于振动阵列的触觉刺激系统及方法。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]本专利技术提供一种基于振动阵列的触觉刺激系统，包括：点阵数据生成装置、振动阵列指令生成装置和触觉振动刺激装置；
[0010]点阵数据生成装置根据原始传达数据、基于原始传达数据的初始化参数生成显示原始传达数据轮廓的原始数据点阵；
[0011]振动阵列指令生成装置将原始数据点阵中的信息数据转换成控制指令后发送给触觉刺激装置；
[0012]触觉刺激装置包括控制器和由多个设置在人体表面的刺激阵子构成的振动阵列，控制器根据控制指令使振动阵列相应的刺激阵子起振；刺激阵子对原始传达数据轮廓进行展示。
[0013]进一步优化方案为，所述原始传达数据为人体周围障碍物警示数据和向触觉使用者传达的意思数据；所述原始传达数据为图片、文字、数字、符号的一种或多种。
[0014]当原始传达数据为向触觉使用者传达的意思数据时，可以为由文字、数字和符号组成向触觉使用者传达的意思数据；也可以是单一的图片组成的向触觉使用者传达的意思数据。
[0015]进一步优化方案为，当所述原始传达数据为周围障碍物警示数据时，周围障碍物警示数据由障碍物采集判断系统提供；
[0016]所述障碍物采集判断系统采集人体前方5m内障碍物数据、人体后方5m内障碍物数据、左侧5m内障碍物数据和右侧5m内障碍物数据；
[0017]障碍物采集判断系统对采集人体周围5m内障碍物数据进行判断后生成周围障碍物警示数据后发送给基于振动阵列的触觉刺激系统。
[0018]对应的设置在人体表面的多个刺激阵子可以由设置在人体正面的刺激阵子、设置在人体背面的刺激阵子、设置在人体左臂的刺激阵子和设置在人体右臂的刺激阵子组成，即多个振动阵列设置在人体表面，每个振动阵列分别表征对应的方向；
[0019]当障碍物采集判断系统检测到人体前方5m内有障碍物，对应的设置在人体正面的刺激阵子起振；当障碍物采集判断系统检测到人体后方5m内有障碍物，对应的设置在人体背面的刺激阵子起振；当障碍物采集判断系统检测到人体左侧5m内有障碍物，对应的设置在人体左臂的刺激阵子起振；当障碍物采集判断系统检测到人体右侧5m内有障碍物，对应的设置在人体右臂的刺激阵子起振。
[0020]进一步优化方案为，所述原始传达数据的初始化参数包括：振动阵列的大小、振动持续的时间、振动的频率等级和振动强度等级。
[0021]振动的频率等级：第1级为2.5HZ，第2级为1.25HZ，第3级为0.625HZ；振动强度也分为三个等级：第1级为1.35V，第2级为2.5V，第3级为3.6V。
[0022]对于安装在人体某个位置的单一振动阵列，上述不同方向的障碍物判断情况，还可以通过设置原始传达数据的初始化参数使得刺激阵子对原始传达数据轮廓进行展示时的振动顺序、振动强度的不同来表达。
[0023]进一步优化方案为，所述振动阵列指令生成装置将控制指令通过串口通信模块或蓝牙模块发送至触觉刺激装置。
[0024]进一步优化方案为，振动阵列指令生成装置将原始数据点阵中的信息数据转换成控制指令的方法为：
[0025]S1.将原始数据点阵中的信息数据转化为特征数据；
[0026]S2.用移位法从特征数据中标注出振动位置；
[0027]S3.将标注出起振位置的特征数据作为控制指令输出。
[0028]进一步优化方案为，所述特征数据表征出振动阵列对应位置的振动或不振动。
[0029]进一步优化方案为，所述特征数据以二进制数制表示，其中“1”表示振动，“0”表示不振动。
[0030]进一步优化方案为，用移位法从二进制数制表示的特征数据中标注出振动位置的方法为：令“1”分别和特征数据从最低位到最高位的数据执行“与”运算，将运算结果为“1”的位置为振动位置进行标注。
[0031]根据上述一种基于振动阵列的触觉刺激系统，本专利技术还提供一种基于振动阵列的触觉刺激方法，包括以下步骤：
[0032]将原始传达数据、基于原始传达数据的初始化参数通过点阵数据生成装置生成显示原始传达数据轮廓的原始数据点阵；
[0033]使用振动阵列指令生成装置将原始数据点阵中的信息数据转换成控制指令后发送给触觉刺激装置；
[0034]触觉刺激装置根据控制指令使振动阵列中的相应的设置在人体表面的刺激阵子起振，实现刺激阵子对原始传达数据轮廓进行展示。
[0035]本专利技术的工作原理：基于振动阵列的触觉刺激系统根据用户输入的信息生成控制命令实时用振动来“显示”与点阵数据相对应的点阵图像；让振动阵列表达出各种信息，例如控制振动阵列告知盲人离障碍物有多远，指导行进方向等。控制指令能对每个触觉刺激装置(阵子)的参数进行控制，控制每个阵子按照设定的模式工作；振动阵列控制指令控制每一个阵子的振动频率、振动幅度、起振和停止状态。使用者通过振动阵列命令生成装置控制振动阵列的工作状态；输入需要表达的信息，根据点阵的大小将信息转换成对应大小的控制命令，然后通过串口通信模块或蓝牙模块将控制命令发送到振动阵列的控制器中，控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于振动阵列的触觉刺激系统，其特征在于，包括：点阵数据生成装置、振动阵列指令生成装置和触觉振动刺激装置；点阵数据生成装置根据原始传达数据、基于原始传达数据的初始化参数生成显示原始传达数据轮廓的原始数据点阵；振动阵列指令生成装置将原始数据点阵中的信息数据转换成控制指令后发送给触觉刺激装置；触觉刺激装置包括控制器和由多个设置在人体表面的刺激阵子构成的振动阵列，控制器根据控制指令使振动阵列相应的刺激阵子起振；刺激阵子对原始传达数据轮廓进行展示；所述振动阵列为单组或多组。2.根据权利要求1所述的一种基于振动阵列的触觉刺激系统，其特征在于，所述原始传达数据为人体周围障碍物警示数据或向触觉使用者传达的意思数据；所述原始传达数据为图片、文字、数字、符号的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种基于振动阵列的触觉刺激系统，其特征在于，当所述原始传达数据为周围障碍物警示数据时，周围障碍物警示数据由障碍物采集判断系统提供；所述障碍物采集判断系统采集人体前方5m内障碍物数据、人体后方5m内障碍物数据、左侧5m内障碍物数据和右侧5m内障碍物数据；障碍物采集判断系统对采集人体周围5m内障碍物数据进行判断后生成周围障碍物警示数据后发送给基于振动阵列的触觉刺激系统。4.根据权利要求1所述的一种基于振动阵列的触觉刺激系统，其特征在于，所述原始传达数据的初始化参数包括：振动阵列的大小、振动持续的时间、振动的频率等级和振动强度等级。5.根据权利要求1所述的一种基于振动阵列的触觉刺激系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志奇，陈东义，吴铭杰，雷涛玮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：