小型化柔性触觉再现装置

提出了一种小型化的具有实时触觉反馈作用的人机接口装置的设计方法,以控制弹性梁的有效变形长度为核心,保证了触觉再现的实时性和准确性,从而可以在操作者指端大范围再现虚拟对象或远程对象的刚度。介绍了该小型化人机触觉再现接口装置的硬件设计和软件设计。该实时触觉再现接口具有尺寸小、刚度再现范围大,可方便与鼠标相结合等特点,可广泛应用于遥操作机器人和虚拟现实领域。     

一种新的虚拟纹理触觉再现方法及其装置实现

根据人的触觉是动态触觉的原理,提出了一种新的纹理触觉再现方法及其实现装置,该装置能在使用者手指端部产生类似于纹理感觉的触觉信息.它的主要组成部分是铝合金制成的圆筒,上面分布着大小不同的凹孔和凸点,通过伺服电机带动它旋转.手指在匀速旋转的圆筒上来回滑动并触摸上面的凹孔与凸点,能有明显的触觉感受,而且不同的旋转速度将会带来不同的触觉效果.通过对该实验装置进行大量实验,统计归纳出实验者在各种情况下所获得的触觉感受,证实该装置在模拟纹理触觉方面确有成效,对纹理触觉的发展起到一定的促进作用.     

柔顺性触觉再现技术的研究

柔顺性触觉再现的研究难点主要集中在对触觉机理了解不深入、动态的感知过程、装置性能有限等方面.介绍了当前几种有代表性的柔顺性触觉再现装置:基于电流变液的触觉再现装置、气囊触觉再现装置、气动阵列触觉再现装置和基于弹性梁触觉再现装置.在此基础上讨论了这些装置的优缺点,并进行了比较.最后总结了柔顺性触觉再现技术的发展思路.     

力／触觉再现设备的研究现状与应用

力/触觉再现技术作为一种新兴的人机交互模式在虚拟现实系统得到较多应用。力/触觉再现设备是力/触觉再现系统实现过程中必不可少的环节,受到广泛的重视和研究。讨论了力/触觉再现设备的种类和特点,分类介绍了国内外力/触觉再现设备的研究现状,并作了分析比较。最后讨论了力/触觉再现设备在不同领域的应用,并探讨了其未来的研究发展趋势。     

用于实时柔性触觉再现的平行菱形链连接模型

精度高且实时性好的柔性触觉变形模型是实现触觉再现系统的关键。提出了一种新的基于物理意义的平行菱形链连接触觉变形模型,系统中各个链结构单元相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。使用Delta 6-DOF手控器,建立了触觉再现实验系统,对柔性体的接触变形和实时虚拟触觉反馈进行仿真, 实验结果表明所提出的模型不仅计算简单,而且能够保证触觉接触力和形变计算具有较高精度,满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求。     

一种新颖的柔性触觉再现装置

为提高柔性触觉再现的精度和实时性,设计了一种基于改变弹性梁有效长度的新型柔性触觉再现装置,讨论了该装置的设计思路和设计内容。本装置较以往的弹性梁装置有很大的改进,首先在机械结构上,使用舵机代替步进电机,减小了体积,结构更加紧凑,控制精度提高。其次在数据采集方面,使用CCD线阵将弹性梁末端位移的测量变为非接触式测量,减小了接触测量产生的阻尼误差,从而使交互的舒适性与效率得到提高,实现自然和谐的人机交互。     

基于摩擦力控制的触觉再现系统研究

作为新兴的人机交互技术,触觉再现技术能够再现虚拟物体的表面特性,提高虚拟现实系统的真实性。在目前现有的触觉再现技术中,基于摩擦力控制的触觉再现技术能够实现连续的、精细的纹理触觉再现,已成为触觉再现领域的一个研究热点。因此,设计一套基于摩擦力控制的触觉再现系统就显得尤为重要。基于此,文中利用空气压膜效应原理,设计了一套基于摩擦力控制的触觉再现系统,该系统能够实现虚拟纹理的触觉输出。文中首先描述了空气压膜效应的产生机理,然后详细讲述了该触觉再现系统的整体构成,最后,通过一系列的触觉感知实验验证了该系统的有效性。     

一种基于图像处理的纹理力触觉建模和表达方法研究

纹理的力触觉表达不仅能增强虚拟环境的真实感,还能用于盲人的对环境感知和信息获取。提出了一种新颖的纹理的力触觉建模和表达方法。它是基于图像处理的方法提取纹理表面的几何轮廓,根据物体表面粗糙特性,分别建立法向和切向的接触力模型,通过6自由度DELTA手控器实时作用于操作者,让操作者感受到触摸虚拟物体表面的作用力,从而实现纹理的力触觉表达。进行了实验并证明了方法的有效性。     

机器人临场感的电触觉再现技术研究􀀁

本文在阐述机器人触觉临场感再现技术的相关原理及实现技术的基础上,指出了目前电触觉再现技术中存在的问题,提出了实现电刺激电流在线调节的新构想。文章最后述及了国专家学者关于触觉概念的新观念,并认为在未来一段时间内,与此相关的课题将是触觉研究的重点方向。     

一种基于阵列式触觉传感器的主动触觉搜索方法及仿真

本文在一种二指节手指模型的基础上，提出了一种新的主动触觉搜索策略和方法，综合利用阵列式触觉传感铭的输出图象来不断改变机械手的姿态，从而依次有序地搜索到三维物体的特征点，并据此生成物体的三维图形。此外还讨论了上述方法的计算机仿真实现。     

信息触觉表达技术的研究现状与应用

触觉表达是一种新兴的人机交互模式和信息传递方式.首先介绍了触觉表达技术的研究背景,讨论了触觉表达装置的特点和种类,接着分类介绍了国内外触觉表达装置的研究历史和现状,然后分析了当前信息的触觉表达技术研究中存在的问题,最后讨论了触觉表达装置的应用前景和发展趋势.     

三维虚拟仿真产品展示平台的应用与研究

随着网络的迅速发展,网上购物越来越受到人们的青睐。顾客希望能从网站上更详细地了解商品外观和体验功能,因此如何更好地向消费者展示商品是电子商务中吸引用户需要解决的问题。本文所讨论的三维虚拟仿真产品展示平台会给使用者提供一个虚拟仿真的环境,使用户“足不出户”就能有真实的体验,满足用户的浏览需求。     

面向视频感知的静电力触觉渲染方法

针对视觉障碍的人获取视频等数字媒体信息受限的问题, 为扩展视频等数字媒体信息的触觉感知通道,提出一种面向视频感知的静电力触觉渲染方法。首先,采用基于像素点的视频帧处理算法,根据手指触摸位置获取当前视频帧的目标像素点,然后将目标像素点彩色信息从RGB模型转换为HSI模型,利用像素点色调分量来映射静电力激励信号频率参量,结合像素点亮度和饱和度分量来映射静电力激励信号幅度参量,合成静电力触觉激励信号,实现对实时视频的触觉渲染和感知。最后,设计动态色彩感知实验和亮度辨识感知实验,结果表明,该方法可实现对视频中物体信息的触觉感知,动态识别平均正确率达90.6%,色彩辨识平均正确率达69.4%,亮度辨识平均正确率达80.0%,所提方法能有效提取视频中的动态特征信息,增强视频触觉渲染的实时性。     

Toward quality texture display: vibrotactile stimuli to modify material roughness sensations

For industrial purposes such as product design, texture displays should deliver a quality sense of touch to users. We have developed a vibrotactile texture display that uses real materials such as fabric, wood, and leather to enable the presentation of quality textures to users. By applying two types of vibrotactile stimuli to users’ finger pads through the materials, their fine and macro roughness sensations can be selectively modified while maintaining their original perceptual characteristics. This approach is effective for different types of textures such as paper, wood, leather, and cloth unless they possess strong damping properties that may attenuate the vibratory stimuli applied through them.     

虚拟现实系统中的视景仿真研究

视景仿真是虚拟现实系统的重要组成部分。文中讨论了建立虚拟现实系统的软硬件条件和视景仿真的建立过程，并给出了优化系统实时性能、减小视觉延迟和虚拟环境导航的办法。这些办法可有效减少系统计算量，优化交互性能。     

基于Java3D的立体显示技术及其在仿真中的应用

提出用虚拟环境建模API Java3D产生场景左右眼图像的关键技术,以及用Java3D如何控制影响立体显示效果的主要因素,这些主要因素是左右图像视差、虚拟眼睛视场宽度和虚拟眼睛到显示平面的距离。这些技术已成功应用于Java3D开发的汽车驾驶仿真系统中以实现立体显示。这些技术为用Java3D开发视景仿真系统和三维立体视觉游戏软件提供支持。     

基于网络环境的虚拟场景的优化

本文提出对利用VRML建立基于网络环境的大型虚拟场景所面临的问题,并针对如何提高场景的生成速度及生成场景所需的文件的下载速度,给出了相应的技术解决方案。最后给出耻在VRML中影响场景生成速度的其它因素。     

基于触觉交互界面的虚拟现实警务训练系统

虚拟现实凭借着其高沉浸感的体验,在警务仿真培训中有着广泛应用,由于商用虚拟现实系统多关注视觉反馈,难以使用标准的手控器为警务培训提供逼真的触觉交互体验。触觉交互界面基于多功能的离散单点触控交互系统,可实现虚拟现实中的道具操作直接交互,针对虚拟训练中的警务场景,该系统能够识别用户所选道具,并响应用户的交互动作,以提高虚拟现实系统的交互真实性。该系统使用HTC Vive 追踪器对用户进行运动捕捉,以生成人体骨架驱动虚拟代理。同时,使用单片机获取并处理用户的道具选择信息及用户与道具的交互信息,再通过蓝牙通信传输至上位机。硬件设计采用 STM32F103 系列中的 C8T6 最小系统板,相关功能通过软件 Keil5 编程实现。实验验证了系统的正确性和可行性,能够提供多样的物理触觉代理,增强了虚拟环境中的交互体验。该系统为虚拟现实交互技术提供了新的思路和方向,具有很好的应用前景。