一種力觸覺的測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種力觸覺的測量裝置和方法，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。其由六自由度力傳感器、觸覺再現(xiàn)屏幕、彈簧底座、固定平臺(tái)、橫向?qū)к?、指帶、縱向?qū)к墶M向步進(jìn)電機(jī)、縱向步進(jìn)電機(jī)和支架構(gòu)成。通過本裝置，可以讓手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上勻速運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確測量手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上的觸覺力，本裝置具有易于實(shí)現(xiàn)、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于觸覺再現(xiàn)的力觸覺測量中。
【專利說明】一種力觸覺的測量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，具體涉及一種力觸覺的測量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 觸覺再現(xiàn)在教育、網(wǎng)絡(luò)購物、盲人視圖、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域有著重要作用，能夠?yàn)槿?提供更加真實(shí)和直觀的交互體驗(yàn)，是目前國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】的研究熱點(diǎn)。
[0003] 在觸覺再現(xiàn)研究方面，觸覺可分成接觸覺、接近覺、壓覺、滑覺和力覺五種。為了更 好的研究觸覺再現(xiàn)技術(shù)，需要對(duì)手指受到的多個(gè)方向的觸覺力進(jìn)行實(shí)際測量。尤其在靜電 力觸覺方面，由于最小觸覺力僅為l〇〇mN，需要高精度和高分辨率的力觸覺的測量裝置，目 前，國內(nèi)外沒有專業(yè)的手指力觸覺測量設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種力觸覺的測量裝置及方法，用于力觸覺的測量。
[0005] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是： 固定平臺(tái)上面固定一個(gè)帶四個(gè)彈簧的彈簧底座，該彈簧底座上固定連接四個(gè)六自由度 力傳感器，支架與固定平臺(tái)上部固定連接，兩根縱向?qū)к壒潭ㄓ谠撝Ъ苌希瑱M向?qū)к壟c該縱 向?qū)к壔瑒?dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該橫向?qū)к壍目v向步進(jìn)電機(jī)與縱向?qū)к壒潭ㄟB接，指帶與橫向?qū)к?滑動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該指帶的橫向步進(jìn)電機(jī)與橫向?qū)к壒潭ㄟB接。
[0006] 一種力觸覺的測量方法，具體步驟如下： 將觸覺再現(xiàn)屏幕置于四個(gè)六自由度力傳感器上，手指通過指帶固定在指帶上，橫向步 進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)指帶和橫向?qū)к墑蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以手指可以在觸覺再現(xiàn)屏幕 上進(jìn)行橫向和縱向勻速運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，六自由度力傳感器可以測得觸覺再現(xiàn)屏幕的受 力，包括支持力和摩擦力兩個(gè)方向，在手指觸壓觸覺再現(xiàn)屏幕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓力，這部分壓力 與彈簧底座相抵消，使手指的受力基本處于同一大小，可以保證測量的準(zhǔn)確性。
[0007] 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過本裝置，可以讓手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上勻速運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn) 確測量手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上的觸覺力，本裝置具有易于實(shí)現(xiàn)、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)，可 應(yīng)用于觸覺再現(xiàn)的力觸覺測量中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 固定平臺(tái)104上面固定一個(gè)帶四個(gè)彈簧的彈簧底座103,該彈簧底座103上固定連 接四個(gè)六自由度力傳感器101，支架110與固定平臺(tái)104上部固定連接，兩根縱向?qū)к?07 固定于該支架110上，橫向?qū)к?05與該縱向?qū)к?07滑動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該橫向?qū)к壍目v向步 進(jìn)電機(jī)109與縱向?qū)к壒潭ㄟB接，指帶106與橫向?qū)к?05滑動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該指帶的橫向步 進(jìn)電機(jī)108與橫向?qū)к?05固定連接。
[0010] 一種力觸覺的測量方法，具體步驟如下： 將觸覺再現(xiàn)屏幕102置于四個(gè)六自由度力傳感器101上，手指通過指帶106固定在指 帶上，橫向步進(jìn)電機(jī)108和縱向步進(jìn)電機(jī)109分別帶動(dòng)指帶106和橫向?qū)к?05勻速運(yùn)動(dòng)， 所以手指可以在觸覺再現(xiàn)屏幕102上進(jìn)行橫向和縱向勻速運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)手指在觸覺再現(xiàn)屏幕102上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，六自由度力傳感器101可以測得觸覺再現(xiàn) 屏幕102的受力，包括支持力和摩擦力兩個(gè)方向，在手指觸壓觸覺再現(xiàn)屏幕102時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 壓力，這部分壓力與彈簧底座103相抵消，使手指的受力基本處于同一大小，可以保證測量 的準(zhǔn)確性。
【權(quán)利要求】
1. 一種力觸覺的測量裝置，其特征在于：固定平臺(tái)上面固定一個(gè)帶四個(gè)彈簧的彈簧底 座，該彈簧底座上固定連接四個(gè)六自由度力傳感器，支架與固定平臺(tái)上部固定連接，兩根縱 向?qū)к壒潭ㄓ谠撝Ъ苌?，橫向?qū)к壟c該縱向?qū)к壔瑒?dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該橫向?qū)к壍目v向步進(jìn)電 機(jī)與縱向?qū)к壒潭ㄟB接，指帶與橫向?qū)к壔瑒?dòng)連接，驅(qū)動(dòng)該指帶的橫向步進(jìn)電機(jī)與橫向?qū)?軌固定連接。
2. -種力觸覺的測量方法，其特征在于步驟如下： 將觸覺再現(xiàn)屏幕置于四個(gè)六自由度力傳感器上，手指通過指帶固定在指帶上，橫向步 進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)指帶和橫向?qū)к墑蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以手指可以在觸覺再現(xiàn)屏幕 上進(jìn)行橫向和縱向勻速運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)手指在觸覺再現(xiàn)屏幕上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，六自由度力傳感器可以測得觸覺再現(xiàn)屏幕的受 力，包括支持力和摩擦力兩個(gè)方向，在手指觸壓觸覺再現(xiàn)屏幕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓力，這部分壓力 與彈簧底座相抵消，使手指的受力基本處于同一大小，可以保證測量的準(zhǔn)確性。
【文檔編號(hào)】A61B5/22GK104188674SQ201410481569
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月21日
【發(fā)明者】孫曉穎, 王慶龍, 王婷婷, 吳賽文, 董楊瑞, 龍慧, 燕學(xué)智, 陳建 申請(qǐng)人:長春吉大博碩科技有限責(zé)任公司