基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法技术

本发明专利技术涉及基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极，电极在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极输出电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰越尖锐。本发明专利技术针对脚部实现了虚拟场景地形的触感再现，以解决目前提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法


[0001]本专利技术涉及虚拟现实与触感模拟相关的
，更具体地说，它涉及基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术(VR技术)是通过VR软件将模型、环境等呈现在虚拟世界，并利用硬件设备实现物体与物体、虚拟人物与物体之间交互从而达到模拟现实环境中人物与物体之间、物体与物体之间交互的纯虚拟环境的交互。目前VR技术一般只能针对人的视觉和听觉进行模拟，这是因为在人的五感中，视觉和听觉是人接受信息的最直接的途径，视觉模拟是将直接让使用者观看仿真信息，将仿真信息传递至使用者大脑神经从而实现视觉模拟；听觉模拟是将环境声波传入使用者的耳部进行模拟。目前也有对触感进行模拟，但触觉模拟还是仅限于压力刺激，模拟效果差，而且由于是压力模拟，模拟设备体积较大，使用不便。另外，现有技术中仅仅是对人手部受到的触感进行模拟，而忽略了对脚部的模拟。要实现在虚拟环境中完全还原用户在现实生活内体验到的触感还远远不够。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，针对脚部实现了虚拟场景地形的触感再现，以解决目前提及的缺少脚部触感反馈装置的问题。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极，电极在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极输出刺激电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；
[0006]其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰越尖锐。
[0007]在其中一个实施例中，所述特征波的频率范围是100Hz
‑
2000Hz。
[0008]在其中一个实施例中，在其中一边脚部的模拟的特征波中加入噪音，用于模拟在虚拟环境中的双脚感觉的差别。针对双脚中对电压刺激更敏感的一边脚部，在与该脚部相应的特征波中加入噪音，用于区别双脚对虚拟场景中地面的触觉感受。
[0009]在其中一个实施例中，所述鞋具包括信息接收模块和模拟模块，所述信息接收模块包括蓝牙模块和电源，所述模拟模块包括鞋子本体和多个电极，多个所述电极设置在鞋子本体内壁，且电极的排布与人脚部形状匹配，所述电源与多个电极电连接；
[0010]所述蓝牙模块接收虚拟场景中代表地形的特征波，所述电源根据蓝牙模块接收到的特征波向电极输出与特征波相同频率的电压，用于刺激脚部进行触觉模拟。
[0011]在其中一个实施例中，所述信息接收模块还包括电流监测模块和电压放大模块，所述电源分别与蓝牙模块和电流监测模块电连接，所述蓝牙模块和电流监测模块均与电压放大模块电连接，所述电流监测模块分别与多个电极电连接；
[0012]蓝牙模块接收虚拟场景的地形特征波信息，根据特征波波形变化产生电压刺激，电压刺激经过电压放大模块将原本的电压刺激增强，通过电流监测模块控制电流大小不超过人体安全电流。
[0013]在其中一个实施例中，所述信息接收模块还包括数码管和指示灯，所述数码管与电压放大模块电连接，用于观察输出电压的大小，所述指示灯与电源电连接。通过观察数码管了解输出电压的大小，当电压超过人体安全范围时，指示灯亮红并停止电源输出，确保使用者的人身安全。
[0014]在其中一个实施例中，在多个电极前设置有用于调整电压大小的电压调节模块。由于不同使用者对电压刺激的感受不同，在电极前设置电流调节模块，使用者可以根据自身对刺激电压的感受不同，通过电压调节模块调整输入电极刺激电压的大小，以实现对脚部触感的模拟。
[0015]在其中一个实施例中，所述鞋子本体至少包括鞋垫，所述电极在鞋垫上的排布至少需要对应脚部的脚趾、脚掌、足弓和脚跟。
[0016]在其中一个实施例中，所述鞋垫的侧面至少设置第一绑带和第二绑带，所述第一绑带位于鞋垫本的前端，所述第二绑带位于鞋垫的中间；
[0017]所述信息接收模块设置有腿部绑带，用于将信息接收模块固定在使用者的小腿处。
[0018]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术将使用者在虚拟场景地形的触觉模拟分成无数颗粒，在将这些颗粒以特征波的形式发送至使用者的鞋具中，鞋具内设置有电极，通过对使用者脚部持续输出电压刺激，实现使用者在虚拟场景中的脚部触觉模拟；本专利技术的特征波根据虚拟场景的具体地形而变化，让使用者体验到崭新的虚拟模拟技术；
[0020]本专利技术的鞋具设置蓝牙模块，信息的传递依靠蓝牙进行，无须使用过多的连线，且本专利技术的鞋具可以通过数显管内容可以观察输出电压的大小，若电压超过了人体安全范围，电源指示灯会亮红并停止输出，对使用者的人身安全做了保障。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的流程图；
[0022]图2是本专利技术模拟草地的特征波波形图；
[0023]图3是本专利技术模拟沙地的特征波波形图；
[0024]图4是本专利技术的鞋垫的整体示意图；
[0025]图5是本专利技术的鞋垫的结构示意图；
[0026]图6是本专利技术的鞋垫的使用示意图。
[0027]图中：1
‑
鞋垫，2
‑
信息接收模块，3
‑
电极，4
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第一绑带，5
‑
第二绑带，6
‑
电源，7
‑
蓝牙模块，8
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电压放大模块，9
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电流监测模块，10
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数码管，11
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充电口，12
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指示灯，13
‑
腿部绑带。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0029]值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
[0030]如图1
‑
3所示，本专利技术提供了一种基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极3，电极3在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极3输出刺激电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；
[0031]其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于特征波的电刺激反馈模拟虚拟地面脚部触感实现方法，其特征在于，包括用于实现触觉模拟的鞋具，所述鞋具内设置有多个电极(3)，电极(3)在鞋具内的排布与人脚部的形状匹配，鞋具接收特征波，然后通过电极(3)输出刺激电压直接刺激使用者的脚部，实现脚部触觉的模拟；其中，特征波由脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波中的一种或多种叠加形成，特征波根据虚拟场景地形的软硬程度来模拟脚部触觉，具体地，当虚拟场景地形越柔软，则特征波在单位时间内频率越低，波峰越平缓；当虚拟场景地形越坚硬，则特征波在单位时间内频率越高，波峰越尖锐。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征波的频率范围是100Hz
‑
2000Hz。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在其中一边脚部的模拟的特征波中加入噪音，用于模拟在虚拟环境中的双脚感觉的差别。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鞋具包括信息接收模块(2)和模拟模块，所述信息接收模块(2)包括蓝牙模块(7)和电源(6)，所述模拟模块包括鞋子本体和多个电极(3)，多个所述电极(3)设置在鞋子本体内壁，且电极(3)的排布与人脚部形状匹配，所述电源(6)与多个电极(3)电连接；所述蓝牙模块(7)接收虚拟场景中代表地形的特征波，所述电源(6)根据蓝牙模块(7)接收到的特征波向电极(3)输出与特征波相同频率的电压，用于刺激脚部进行触觉模拟。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴经国，陈正铭，曾祥燊，邓文浠，陈欣婷，
申请(专利权)人：韶关学院，
类型：发明
国别省市：