[發(fā)明專利]面向手眼協(xié)調(diào)操作的力覺視覺融合顯示平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810056484.6
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101217009A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王黨校;張玉茹;王瑜;周萬琳;吳俊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G09B19/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的力覺-視覺融合顯示的硬件平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)力覺-視覺顯示信息在空間內(nèi)的準(zhǔn)確匹配。本平臺可以增強虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的沉浸感和交互性，為各類需要手眼協(xié)調(diào)操作的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域提供通用的技術(shù)基礎(chǔ)。

背景技術(shù)

真實世界中的物體，其自身就具備顏色、形狀、硬度等各種物理屬性，人可以通過感覺器官(如眼、耳、手、鼻等)感知該物體的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多種信息。而VR系統(tǒng)中的虛擬物體，其本身并不具備任何物理屬性，它所反饋給人的視覺、力覺、聽覺等信息，均由不同的物理設(shè)備構(gòu)造生成，只有保證這些由不同物理設(shè)備合成的多通道感知信息的一致性，才能保證人對虛擬物體的感知不產(chǎn)生歧義。

早期的VR系統(tǒng)，主要致力于研究各個通道信息的獨立顯示再現(xiàn)，近來，學(xué)者們開始關(guān)注視覺信息和力覺信息通道間的融合顯示問題。典型融合顯示系統(tǒng)包括瑞典SenseGraphics公司的3D-MIW，瑞典Reachin公司的Reachin?Display，美國Immersive公司的Immersive?Touch以及美國Ohio大學(xué)的Ji等人提出的虛擬骨科手術(shù)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中，運用平面鏡的光學(xué)反射原理，使操作者看到真實的、正在進(jìn)行力覺交互的手，使得用戶有一種“所見即所觸”的幻覺。上述系統(tǒng)均未對設(shè)備之間的位置進(jìn)行配準(zhǔn)，同時也未公開一種普適性的支架結(jié)構(gòu)來對各設(shè)備(如：力覺交互設(shè)備、光學(xué)合成設(shè)備、仿真計算機等)進(jìn)行位置布局。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種面向手眼協(xié)調(diào)操作的力覺視覺融合顯示平臺，該平臺包括有計算機2、圖像生成設(shè)備2a、反射鏡3、力學(xué)交互設(shè)備5、照明設(shè)備8、安裝架1、底座4、外罩組件7，安裝架1、外罩組件7、力學(xué)交互設(shè)備5安裝在底座4上，圖像生成設(shè)備2a、反射鏡3、照明設(shè)備8安裝在安裝架1上，圖像生成設(shè)備2a、反射鏡3、力學(xué)交互設(shè)備5、照明設(shè)備8、安裝架1罩在外罩組件7內(nèi)。該平臺通過A橫梁21在A角鋼11與B角鋼12上滑動實現(xiàn)圖像生成設(shè)備2a的俯仰角度調(diào)節(jié)，通過B框架32上固定連接的B橫梁22、C橫梁23在C角鋼13、D角鋼14上轉(zhuǎn)動實現(xiàn)反射鏡3的俯仰角度調(diào)節(jié)，以及目視點與目視平面中心點之間的夾角、圖像生成設(shè)備2a與臺面4a的夾角、反射鏡3與臺面4a的夾角配準(zhǔn)，設(shè)計了具有一定的自由度以便于調(diào)節(jié)和驗證設(shè)計原理，補償加工誤差，滿足后續(xù)需要進(jìn)行的力-視覺空間配準(zhǔn)的要求，并適應(yīng)不同身高操作者對舒適性的不同要求。如：①操作者操作時，眼部和手部的位置符合人機工程學(xué)的舒適要求；②反射鏡在反射顯示器圖像的同時，不反射操作者的面部圖像；③且操作者不會遮擋或受到頭部上方的圖像的干擾；④應(yīng)該可以適合不同身高的人使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明顯示平臺的外部結(jié)構(gòu)圖。

圖1A是無外罩的顯示平臺結(jié)構(gòu)圖。

圖1B是外罩架的結(jié)構(gòu)圖。

圖1C是無外罩組件的顯示平臺結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明安裝架的結(jié)構(gòu)圖。

圖2A是A框架與夾具的俯視圖。

圖2B是A框架與夾具的仰視圖。

圖2C是夾具的俯視圖。

圖2D是夾具的仰視圖。

圖3是本發(fā)明顯示平臺的裝配簡示圖。