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。     

一种虚拟环境温度触觉再现仿真系统设计

分析了温度触觉感知特性,提出了手指和物体接触时各自表面的温度变化过程,结合单热源温度触觉再现装置设计了一种基于三维力反馈手控器的虚拟环境温度触觉再现仿真系统.手控器可控制虚拟手的动作,对虚拟物体进行温度和力的感知.仿真系统中能再现手指与不同热属性物体接触时的温度变化和力变化,且视觉效果逼真,体现了温度触觉再现的实时性和有效性.     

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。     

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。     

基于射流方法的几何图形触觉再现技术研究

针对触觉临场感技术中几何形状再现的问题,提出了基于射流触觉方法的几何图形触觉再现技术,论述了射流几何图形触觉临场感再现的原理,探讨了几何图形的触觉表达,并进行了相关实验验证.在实验的基础上,提出并讨论了关于几何图形再现的触觉满意度评估指标.     

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。     

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.     

一种高分辨力柔性触觉传感器

本文描述了一种基于全内反射原理，用透明橡胶材料作为波导板的柔性触觉传感器。该传感器除具有一般刚性波导板触觉传感器的高分辨力等特点外，还具有柔性好，力灵敏阈值低，不怕碰撞等特点，该传感器特别适合装在智能机器人手爪上，为机器人系统高效率地获取物体形状，位置和姿态信息，实现智能抓握物体，操作物体等功能提供了有效的手段。     

实时触觉再现接口的设计与实现

提出了一种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.介绍了该人机触觉再现接口装置的机械设计、传感器系统、直流伺服控制系统以及数据采集系统的设计.该实时触觉再现接口具有尺寸小、刚度再现范围大等特点,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.     

力反馈主手研究现状及其力控制方法研究

力觉主手作为主从遥操作机器人系统的关键部件,其机构特性和力控制性能直接关系到整个遥操作系统能否完成预期的任务要求。近年来,关于力觉主手及其力控制方法的研究已成为机器人遥操作领域的研究热点。文中详细介绍了力觉主手在机构设计和力控制算法方面研究现状和发展趋势。     

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。     

A Survey of Haptic Rendering Techniques

Computer Graphics technologies have developed considerably over the past decades. Realistic virtual environments can be produced incorporating complex geometry for graphical objects and utilising hardware acceleration for per pixel effects. To enhance these environments, in terms of the immersive experience perceived by users, the human's sense of touch, or haptic system, can be exploited. To this end haptic feedback devices capable of exerting forces on the user are incorporated. The process of determining a reaction force for a given position of the haptic device is known as haptic rendering. For over a decade users have been able to interact with a virtual environment with a haptic device. This paper focuses on the haptic rendering algorithms which have been developed to compute forces as users manipulate the haptic device in the virtual environment.     

Design of a Haptic Interface for a Gastrointestinal Endoscopy Simulation

This paper presents a new design and analysis of a haptic interface for a gastrointestinal endoscopy simulation. The gastrointestinal endoscopy is a procedure in which the digestive tract and organs of a patient are diagnosed and treated using a long and flexible endoscope. The developed haptic interface incorporates two degrees of freedom (DOF), each of which is necessary to describe the movements of an endoscope during the actual endoscopy procedures. The haptic interface has a translational motion mechanism to implement the insertion movement of the endoscope, and a rotational motion mechanism to implement the rotational movement of the endoscope. The endoscope included in the haptic interface is supported by a folding guide to prevent the endoscope from buckling. Force feedback in each direction is provided by wire-driven mechanisms. The developed haptic interface has a workspace, sensitivity, and maximum attainable force and torque enough to simulate the endoscopy procedures such as colonoscopy, upper GI (gastrointestinal) endoscopy, and endoscopic retrograde cholangiopancreatography (ERCP). The developed haptic interface is applied to implementation of a colonoscopy simulation. Performance including force bandwidth is evaluated through experiments and simulation.     

A Novel Seven Degree of Freedom Haptic Device for Engineering Design

In this paper, the authors intend to demonstrate a new intuitive force-feedback device that is ideally suited for engineering design. Force feedback for the device is tension-based and is characterised by 7 degrees of freedom (3DOF for translation, 3DOF for rotation, and 1DOF for grasp). The SPIDAR-G (SPace Interface Device for Artificial Reality with Grip) allows users to interact with virtual objects naturally by manipulating two hemispherical grips located in the centre of a device frame. Force feedback is achieved by controlling tension in cables that are connected between a grip and motors located at the corners of a frame. Methodologies will be discussed for displaying force and calculating translation, orientation and grasp using the length of 8 connecting cables. The SPIDAR-G is characterised by smooth force feedback, minimised inertia, no backlash, scalability and safety. Such features are attributed to strategic cable arrangement and control that results in stable haptic rendering. Experimental results validate the feasibility of the proposed device and example applications are described.     

一种简单可靠的单片机键盘显示接口方法

本文介绍了一种基于82C55芯片的单片机键盘显示接口方法,给出了硬件电路图和软件设计方法,该键盘显示接口方法已在工业控制器的设计中得到应用,实践表明,该键盘显示接口方法简单可靠。