[發明專利]力反饋的實現系統及方法

有效

• 申請號: 201310634901.1
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103616951B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 蔣凌峰
• 申請（專利權）人: 深圳超多維光電子有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 黃燦,安利霞

技術領域

本發明涉及力反饋技術領域，特別是指一種力反饋的實現系統及方法。

背景技術

力反饋技術是一種利用機械應力在觸覺上給予人真實感受的交互技術。目前在大部分低端應用中，采用的是偏心馬達來實現的力反饋，振動單一，甚至有些連振幅都不能調整。在一些高端應用中，采用齒輪傳動或者鋼纜傳動作為力反饋器件來進行細膩的力反饋效果。

要實現真實的力反饋觸覺效果，不是簡單依靠普通的機械震蕩來產生，而是一段有方向性的連續的機械應力過程。

如同人們多年研究聲音的原理，可以對聲音進行各種處理，卻依然很難利用計算機直接產生人類的語音，最后普遍采取錄音和后期處理的方式。同理連續的力反饋作為一種人類感知外界的信息，人們難以憑空捏造出這樣的信息。

目前在力反饋領域里較少的涉及到如何獲得逼真的力反饋數據，就像擁有高級的音響設備卻沒有好的錄制設備，始終無法得到完美的用戶體驗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種力反饋的實現系統及方法，可以獲取真實場景中的力反饋數據和最終力反饋震動效果。

為解決上述技術問題，一方面，本發明的實施例提供一種力反饋的實現系統，包括：

力反饋記錄裝置，用于記錄目標對象的敏感區域的傳感器的原始震動數據以及所述目標對象的運動軌跡，并根據所述原始震動數據和運動軌跡獲取力反饋數據；

力反饋執行裝置，用于對所述力反饋數據進行處理，產生與所述原始震動數據相對應的力反饋震動。

其中，所述力反饋記錄裝置包括：

傳感器模塊，設置于目標對象的敏感區域，用于獲取原始震動數據；

運動跟蹤模塊，用于對目標對象的運動軌跡進行記錄處理；

數據采集模塊，用于對所述原始震動數據以及所述運動軌跡進行預處理，得到預處理結果；

力反饋處理模塊，用于對所述預處理結果進行處理，得到力反饋數據文件。

其中，所述敏感區域為多個，所述傳感器模塊包括：每個敏感區域中設置的至少一個傳感器，其中，所述傳感器為多軸機械應力傳感器。

其中，所述多軸機械應力傳感器具體為：電磁式機械應力傳感器、壓電式機械應力傳感器或者加速計。

其中，所述多軸機械應力傳感器具體為：電磁式機械應力傳感器或者壓電式機械應力傳感器時，所述數據采集模塊具體包括：

信號調理電路，用于對所述原始震動數據進行放大處理，得到放大后的信號；

模數轉換器，用于對所述放大后的信號進行模數轉換，得到數字信號；

第一數據通信接口，用于將所述數字信號傳輸給所述力反饋處理模塊。

其中，當所述多軸機械應力傳感器具體為加速計時，所述數據采集模塊具體包括：

加速數據處理器，用于對所述加速計的數據進行轉換處理，得到加速度數據；

第二數據通信接口，用于將所述加速度數據傳輸給所述力反饋處理模塊。

其中，所述運動跟蹤模塊包括：運動軌跡記錄模塊，用于對所述目標對象的運動軌跡進行記錄，得到運動軌跡記錄數據。

其中，所述運動跟蹤模塊還包括：緩沖模塊，用于濾除所述運動軌跡記錄數據中的小尺度震動數據。

其中，所述力反饋執行裝置包括：

力反饋執行應用模塊，用于根據實際應用場景的情況，對所述力反饋數據進行選擇，得到選擇的力反饋數據；

力反饋執行控制模塊，用于將所述選擇的力反饋數據轉換為多軸力反饋執行模塊所需的信號，并驅動所述多軸力反饋執行模塊；

多軸力反饋執行模塊，用于產生與所述原始震動數據相對應的力反饋震動。

其中，所述多軸力反饋執行模塊包括：與所述目標對象的敏感區域的傳感器一一對應的力反饋執行器，所述力反饋執行器包括：置于一線圈內的永磁體以及與所述永磁體連接的聯軸桿，以及連接所述聯軸桿的配重塊，所述每個力反饋執行器至少包括三個聯軸桿，所述三個聯軸桿以三維坐標軸中x、y、z軸朝向的形式設置在所述目標對象設備的基座上。

另一方面，本發明的實施例還提供一種力反饋的實現方法，包括：

記錄目標對象的敏感區域的傳感器的原始震動數據以及所述目標對象的運動軌跡，并根據所述原始震動數據和運動軌跡獲取力反饋數據；

對所述力反饋數據進行處理，產生與所述原始震動數據相對應的力反饋震動。

其中，所述記錄目標對象的敏感區域的傳感器的原始震動數據以及所述目標對象的運動軌跡，并根據所述原始震動數據和運動軌跡獲取力反饋數據的步驟包括：