本发明专利技术公开一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，涉及人机交互技术领域，包括裸手多元触觉交互设备、六维力觉反馈设备和控制系统；其中，裸手多元触觉交互设备用于通过人手触摸或按压与人机交互场景进行交互以及反馈多模态触觉信息和感知到的人机交互信息，从而解决现有触力觉交互设备存在的触觉反馈模态单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题，六维力觉反馈设备则用于调节裸手多元触觉交互设备的位姿，并调节输出至裸手多元触觉交互设备的多维力觉，以及反馈裸手多元触觉交互设备的位姿和六维力觉反馈设备输出至裸手多元触觉交互设备的多维力觉，从而解决现有触力觉交互设备存在的力觉反馈维度单一的问题。单一的问题。单一的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台
[0001]本专利技术涉及人机交互
，特别是涉及一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台。
技术介绍
[0002]在现实生活中，当我们与周围物体交互时，我们可以通过视觉通道看到交互物体的形貌特征，通过触觉通道感知物体的形状、大小、纹理、温度、软硬度、重力等多重属性，通过听觉通道感知交互对象的声音(交互过程中产生的声音)。但是，在虚拟世界中，目前我们仅可以通过声音或者图像信息听到或者看到交互物体，无法通过触摸与虚拟物体进行交互，大大降低了交互的真实性和沉浸感。
[0003]人机交互设备通过新材料
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机械
‑
电控系统为用户提供相应的力反馈或者触觉反馈，根据其机械结构的不同和发展历程，大致可以分为桌面式、手持式、穿戴式等多种形式。桌面式交互设备其基底固定在地面或者桌面上，无法进行移动，因此其工作空间相对较小。手持式交互设备最典型的代表是手柄，用户通过控制手柄上面的按键进行交互同时可以感知到一定的触觉反馈(振动反馈)。穿戴式触觉设备包括可以提供触觉反馈(振动反馈)的手套、振动背心和可以提供力反馈(单一维度的力觉反馈)的手套等装置，通过电机、气压等驱动方式为用户提供一定的触力觉反馈。但是上述交互设备均存在一定的局限性，主要体现在以下几个方面：
[0004](1)现有的触力觉反馈设备(触力觉交互设备)大多数为单一模态的触觉反馈(如振动反馈)或者单一维度的力觉反馈(如法向力)，缺乏融合多元触觉和多维力觉反馈的设备。<br/>[0005](2)现有的触力觉反馈设备缺乏感知功能，无法精确地感知用户的交互力、交互速度、交互位置等多维度的交互信息。
[0006](3)现有的触力觉反馈设备在前期需要进行大量的学习和练习，用户使用学习成本高，无法满足自然交互的需求；现有的触觉反馈设备在使用过程中，用户需要穿戴或者手持交互设备，交互设备阻碍了用户与虚拟环境中其他物品交互，难以实现用户与物品的裸手交互；受限于空间感知精度和范围，大部分触力觉反馈设备的工作空间较小，无法满足大空间操作或者多人协同操作的需求。
[0007](4)现有的触力觉反馈设备大部分仅提供触觉通道的反馈信息，无法提供视觉通道和听觉通道信息；部分设备虽然可以提供一些视听觉信息，但是无法实现视听触多模态的时空一致性呈现。
[0008]综上，现有触力觉交互设备存在触觉反馈模态单一、力觉反馈维度单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，以
解决现有触力觉交互设备存在的触觉反馈模态单一、力觉反馈维度单一、无感知功能、无法实现裸手自然交互的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0011]一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，所述平台包括裸手多元触觉交互设备、六维力觉反馈设备和控制系统；
[0012]所述裸手多元触觉交互设备用于通过人手触摸或按压与人机交互场景进行交互，并反馈多模态触觉信息和感知到的人机交互信息给所述控制系统；所述多模态触觉信息包括温度、振动、纹理、摩擦、柔软度和形状；所述人机交互信息包括人与所述人机交互场景的交互位置、交互力、交互速度和加速度；
[0013]所述六维力觉反馈设备与所述裸手多元触觉交互设备连接；所述六维力觉反馈设备用于调节所述裸手多元触觉交互设备的位姿，并调节输出至所述裸手多元触觉交互设备的多维力觉；所述六维力觉反馈设备还用于反馈所述裸手多元触觉交互设备的位姿以及所述六维力觉反馈设备输出至所述裸手多元触觉交互设备的多维力觉；所述位姿和所述多维力觉用于与所述人机交互场景进行交互；所述多维力觉包括三维力和三维力矩；
[0014]所述控制系统分别与所述裸手多元触觉交互设备和所述六维力觉反馈设备连接；所述控制系统用于导入所述人机交互场景，根据所述人机交互场景获取第一反馈信息，并根据所述第一反馈信息驱动所述裸手多元触觉交互设备呈现出所述人机交互场景所需呈现的多模态触觉信息以及达到所述人机交互场景所需达到的位置、力、速度和加速度；所述第一反馈信息包括所述裸手多元触觉交互设备反馈的多模态触觉信息和人机交互信息；所述控制系统还用于根据所述人机交互场景获取第二反馈信息，并根据所述第二反馈信息驱动所述六维力觉反馈设备达到所述人机交互场景所需达到的位姿和多维力觉；所述第二反馈信息包括所述六维力觉反馈设备反馈的位姿和多维力觉。
[0015]可选地，所述平台还包括移动小车；
[0016]所述移动小车与所述六维力觉反馈设备连接；所述控制系统设置于所述移动小车中；
[0017]所述移动小车用于承载所述六维力觉反馈设备和所述裸手多元触觉交互设备，并在所述控制系统的控制下移动。
[0018]可选地，所述平台还包括显示设备；
[0019]所述显示设备与所述控制系统连接；所述显示设备用于显示所述人机交互场景。
[0020]可选地，所述裸手多元触觉交互设备具体包括内部驱动系统和电子皮肤；
[0021]所述电子皮肤蒙在所述内部驱动系统的表面；所述电子皮肤和所述内部驱动系统分别与所述控制系统连接；
[0022]所述电子皮肤用于监测和识别所述人机交互信息，并呈现所述温度、所述振动、所述纹理和所述摩擦；所述内部驱动系统用于驱动所述电子皮肤呈现所述柔软度和所述形状。
[0023]可选地，所述电子皮肤具体包括驱动层和传感层；
[0024]所述驱动层设置于所述传感层上或设置于所述传感层下；所述驱动层和所述传感层分别与所述控制系统连接；
[0025]所述传感层用于监测和识别所述人机交互信息；所述驱动层用于呈现所述温度、
所述振动、所述纹理和所述摩擦。
[0026]可选地，所述内部驱动系统具体包括驱动器和传动构件；
[0027]所述驱动器分别与所述控制系统和所述传动构件连接；
[0028]所述驱动器用于驱动所述传动构件运动，使所述电子皮肤呈现所述柔软度和所述形状；所述驱动器包括电动驱动器、气动驱动器和液压驱动驱动器；所述传动构件包括所述电动驱动器对应的电动传动构件、所述气动驱动器对应的气动传动构件和所述液压驱动驱动器对应的液压驱动传动构件。
[0029]可选地，所述六维力觉反馈设备具体包括多自由度并联结构、支撑平台和电控系统；
[0030]所述多自由度并联结构分别与所述移动小车和所述支撑平台连接；所述支撑平台与所述裸手多元触觉交互设备固定连接；所述电控系统分别与所述控制系统和所述多自由度并联结构连接；
[0031]所述电控系统用于在所述控制系统的控制下驱动所述多自由度并联结构调节所述支撑平台的位姿，使所述裸手多元触觉交互设备的位姿与所述支撑平台的位姿保持一致，并调节输出至所述支撑平台的多维力觉，使所述支撑平台输出至裸手多元触觉交互设备的多维力觉与输出至所述支撑平台的多维力觉保持一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，其特征在于，所述平台包括裸手多元触觉交互设备、六维力觉反馈设备和控制系统；所述裸手多元触觉交互设备用于通过人手触摸或按压与人机交互场景进行交互，并反馈多模态触觉信息和感知到的人机交互信息给所述控制系统；所述多模态触觉信息包括温度、振动、纹理、摩擦、柔软度和形状；所述人机交互信息包括人与所述人机交互场景的交互位置、交互力、交互速度和加速度；所述六维力觉反馈设备与所述裸手多元触觉交互设备连接；所述六维力觉反馈设备用于调节所述裸手多元触觉交互设备的位姿，并调节输出至所述裸手多元触觉交互设备的多维力觉；所述六维力觉反馈设备还用于反馈所述裸手多元触觉交互设备的位姿以及所述六维力觉反馈设备输出至所述裸手多元触觉交互设备的多维力觉；所述位姿和所述多维力觉用于与所述人机交互场景进行交互；所述多维力觉包括三维力和三维力矩；所述控制系统分别与所述裸手多元触觉交互设备和所述六维力觉反馈设备连接；所述控制系统用于导入所述人机交互场景，根据所述人机交互场景获取第一反馈信息，并根据所述第一反馈信息驱动所述裸手多元触觉交互设备呈现出所述人机交互场景所需呈现的多模态触觉信息以及达到所述人机交互场景所需达到的位置、力、速度和加速度；所述第一反馈信息包括所述裸手多元触觉交互设备反馈的多模态触觉信息和人机交互信息；所述控制系统还用于根据所述人机交互场景获取第二反馈信息，并根据所述第二反馈信息驱动所述六维力觉反馈设备达到所述人机交互场景所需达到的位姿和多维力觉；所述第二反馈信息包括所述六维力觉反馈设备反馈的位姿和多维力觉。2.根据权利要求1所述的支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，其特征在于，所述平台还包括移动小车；所述移动小车与所述六维力觉反馈设备连接；所述控制系统设置于所述移动小车中；所述移动小车用于承载所述六维力觉反馈设备和所述裸手多元触觉交互设备，并在所述控制系统的控制下移动。3.根据权利要求1所述的支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，其特征在于，所述平台还包括显示设备；所述显示设备与所述控制系统连接；所述显示设备用于显示所述人机交互场景。4.根据权利要求1所述的支持裸手多元触力觉自然交互的大空间可移动平台，其特征在于，所述裸手多元触觉交互设备具体包括内部驱动系统和电子皮肤；所述电子皮肤蒙在所述内部驱动系统的表面；所述电子皮肤和所述内部驱动系统分别与所述控制系统连接；所述电子皮肤用于监测和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王党校，郭园，罗虎，王泽民，单博学，张玉茹，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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