基于可变摩擦力式触觉反馈装置和模式库的触觉渲染方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113885705A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111168962.4(22)申请日2021.10.06(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人孙晓颖韩宇张淼苏宇宁孙作为(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人魏征骥(51)Int.Cl.G06F3/01(2006.01)G06F3/0482(2013.01)G06F3/0488(2013.01)权利要求书4页说明书11页附图8页(54)发明名称基于可变摩擦力式触觉反馈装置和模式库的触觉渲染方法(57)摘要本发明涉及一种基于可变摩擦力式触觉反馈装置和模式库的触觉渲染方法，属于虚拟现实与人机交互领域。定位单元检测输入数据，并将输入数据发送至处理单元的交互操作特征提取模块，获取交互元素的属性信息，提取交互操作的特征向量，发送至所述处理单元的动态手势判决模块，对当前交互操作的类型进行判别，发送激励信号，生成可变摩擦力式触觉反馈。本发明用于动态手势交互操作的触觉模式库易于集成，具有可复用性，同时针对多类动态手势交互操作的特征向量实现了通用的触觉渲染方法，为后续的针对动态手势交互操作的可变摩擦力式触觉反馈的具体应用及发展奠定了基础。CN113885705ACN113885705A权利要求书1/4页1.一种基于可变摩擦力式触觉反馈装置和模式库的触觉渲染方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)、可变摩擦力式触觉反馈装置的交互单元中的显示屏显示具有特定功能的应用场景关联的图形用户界面；(2)、由所述装置的定位单元检测输入数据，并将输入数据发送至所述装置的处理单元的交互操作特征提取模块；(3)、所述交互操作特征提取模块响应于检测到的输入数据，从所述处理单元的图形用户界面模块获取交互元素的属性信息；提取交互操作的特征向量；同时将所述特征向量发送至所述处理单元的动态手势判决模块；(4)、所述动态手势判决模块响应于所述特征向量，对当前交互操作的类型进行判别：若所述交互操作不是动态手势交互操作，所述动态手势判决模块发送非动态手势交互操作的特征向量至图形用户界面模块，所述图形用户界面模块响应于所述特征向量，更新图形用户界面信息，将关联于非动态手势交互操作的图形用户界面的更新信息发送至所述显示屏；若所述交互操作是动态手势交互操作，所述动态手势判决模块发送动态手势交互操作的特征向量至图形用户界面模块，所述图形用户界面模块响应于所述特征向量，更新图形用户界面信息，将关联于动态手势交互操作的图形用户界面的更新信息发送至所述显示屏，同时，所述动态手势判决模块将动态手势交互操作的特征向量发送至可变摩擦力式触觉渲染模块；(5)、所述可变摩擦力式触觉渲染模块响应于所述动态手势交互操作的特征向量，从所述图形用户界面模块获取交互元素的属性信息，根据所述应用场景指定的预定义的触觉模式计算对应于所述交互操作的摩擦力感知强度大小，根据静电力原理和、或空气压膜原理以及韦伯‑费希纳定律将关联于动态手势交互操作的摩擦力感知强度转换为激励信号参数并发送至所述设备的驱动单元；根据静电力原理和/或空气压膜原理以及韦伯‑费希纳定律，当激励信号的频率参数和波形参数不变时，摩擦力感知强度受激励信号的幅度参数控制；作为载波的激励信号的波形参数和频率参数的取值由在大量实验中获取的主观评价确定，评定标准为确保所选的参数值在激励信号集中形成的主观感受是可辨识的、自然的以及舒适的；(6)、所述驱动单元响应于所述激励信号参数，向所述设备的交互单元中的静电力交互屏和压电陶瓷发送激励信号；(7)、所述静电力交互屏和压电陶瓷响应于所述激励信号，生成可变摩擦力式触觉反馈。2.根据权利要求1所述的基于可变摩擦力式触觉反馈装置和模式库的触觉渲染方法，其特征在于：所述可变摩擦力式触觉反馈装置包括：定位单元，包括能实现跟踪定位的装置，用于实时地跟踪用户的输入数据，并将该输入数据发送到处理单元；交互单元，包括显示器，静电力交互屏以及压电陶瓷，用于输出视觉信息和触觉信息，响应于处理单元发送的图形用户界面更新信息，更新图形用户界面，响应于驱动单元发送的激励信号，生成可变摩擦力式触觉反馈；驱动单元，根据处理单元发送过来的激励信号参数生成相应的激励信号，并将该信号2CN113885705A权利要求书2/4页输入到交互单元进行驱动；处理单元，包括一个或多个处理器，存储器，以及存储于存储器中的相关指令信息，接收定位单元实时发送过来的输入数据；同时根据图形用户界面中交互元素的属性信息，从输入数据中提取交互操作的特征向量；根据所述特征向量生成图形用户界面的更新数据，并将相关指令信息发送至交互单元；根据所述特征向量判决当