[發(fā)明專利]質(zhì)心偏移和振動(dòng)結(jié)合的力反饋方向指導(dǎo)系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811065665.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109144274B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 燕學(xué)智;王子婷;王慶龍;孫曉穎;陳建;溫泉;趙煜;劉國(guó)紅;佴威至
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/01
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發(fā)明涉及一種質(zhì)心偏移和振動(dòng)結(jié)合的力反饋方向指導(dǎo)系統(tǒng)及控制方法，屬于人機(jī)交互領(lǐng)域。包括質(zhì)心萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)單元和振動(dòng)電機(jī)單元，質(zhì)心萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)單元提供質(zhì)心偏移力反饋，振動(dòng)電機(jī)單元提供振動(dòng)力反饋，通過(guò)質(zhì)心偏移力反饋呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)觸覺(jué)和振動(dòng)電機(jī)單元呈現(xiàn)平移觸覺(jué)。優(yōu)點(diǎn)是用戶可以快速，準(zhǔn)確地感受到目標(biāo)方向。觸覺(jué)球體可移動(dòng)，使用方便，可在三維空間上實(shí)現(xiàn)六自由度的方向指導(dǎo)，可應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)，VR手柄，鼠標(biāo)，手機(jī)，平板等裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人機(jī)交互領(lǐng)域，尤其涉及一種質(zhì)心偏移和振動(dòng)結(jié)合的力反饋方向指導(dǎo)系統(tǒng)及控制方法，通過(guò)質(zhì)心偏移力反饋呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)觸覺(jué)和振動(dòng)力反饋單元呈現(xiàn)平移觸覺(jué)，用戶可以快速，準(zhǔn)確地感受到目標(biāo)方向，觸覺(jué)球體可移動(dòng)，使用方便，可在三維空間上實(shí)現(xiàn)六自由度的方向指導(dǎo)，可應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)，VR手柄，鼠標(biāo)，手機(jī)，平板等裝置，引導(dǎo)用戶實(shí)現(xiàn)方向探索。

背景技術(shù)

康復(fù)醫(yī)學(xué)這一概念誕生于20世紀(jì)中期，是一門(mén)以消除和減輕人的功能障礙，彌補(bǔ)和重建人的功能缺失，設(shè)法改善和提高人各方面功能的醫(yī)學(xué)學(xué)科，涉及功能障礙的預(yù)防，診斷，評(píng)估，治療，訓(xùn)練和處理?？祻?fù)醫(yī)療一直是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要組成部分。隨著國(guó)外康復(fù)醫(yī)療發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的不斷影響，國(guó)內(nèi)政策的不斷完善和開(kāi)放，康復(fù)醫(yī)療的新模式，新技術(shù)層出不窮，為康復(fù)醫(yī)療帶來(lái)重要發(fā)展契機(jī)。

我國(guó)人口眾多，老齡人口，殘疾人口，慢性病患者數(shù)量逐年遞增，康復(fù)醫(yī)療的需求越來(lái)越大，而與潛在的康復(fù)需求形成鮮明對(duì)比的是供給端的相對(duì)慘淡。

當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，便攜式終端的數(shù)目與種類(lèi)與日劇增，其功能也在不斷豐富。

美國(guó)專利“Haptic information presentation system and method”(申請(qǐng)?zhí)朥S20170220112A1)該專利通過(guò)在x，y，z軸上分別放置一對(duì)偏心旋轉(zhuǎn)器，控制每對(duì)偏心旋轉(zhuǎn)器在每一個(gè)軸上產(chǎn)生力或轉(zhuǎn)矩的方向，大小。通過(guò)矢量合成，實(shí)現(xiàn)三維空間六自由度的方向指導(dǎo)，但是裝置體積大，使用不方便，僅可提供振動(dòng)力反饋，觸覺(jué)方式單一。

中國(guó)專利申請(qǐng)“一種手功能綜合康復(fù)訓(xùn)練平臺(tái)”(CN107928989A)該發(fā)明的目的是幫助患者增強(qiáng)肌肉力量，用于上肢肌力康復(fù)訓(xùn)練的手功能綜合康復(fù)訓(xùn)練，但是康復(fù)訓(xùn)練時(shí)需要一定的場(chǎng)地，裝置的體積大，質(zhì)量重不具有便攜性。

中國(guó)專利申請(qǐng)“一種電動(dòng)輔助上肢醫(yī)療康復(fù)機(jī)構(gòu)”(CN107320290A)該發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)輔助上肢醫(yī)療康復(fù)機(jī)構(gòu)，包括座椅轉(zhuǎn)軸，上擺動(dòng)桿，輔助電機(jī)，通過(guò)上輔助電機(jī)帶動(dòng)上擺動(dòng)桿運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)輔助康復(fù)病人的手部的康復(fù)運(yùn)動(dòng)。但是該裝置的體積大，質(zhì)量重不具有便攜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種質(zhì)心偏移和振動(dòng)結(jié)合的力反饋方向指導(dǎo)系統(tǒng)及控制方法，通過(guò)提供力反饋，用于手部以及手臂的醫(yī)療康復(fù)，幫助用戶完成康復(fù)任務(wù)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種質(zhì)心偏移和振動(dòng)結(jié)合的力反饋方向指導(dǎo)系統(tǒng)，上位機(jī)中的控制器三與無(wú)線通信模塊一連接，該無(wú)線通信模塊一與質(zhì)心萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)單元中的無(wú)線通信模塊二無(wú)線連接，質(zhì)心萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)單元中的九軸傳感器分別與無(wú)線通信模塊二、控制器一電連接，無(wú)線通信模塊二與控制器一電連接，無(wú)線通信模塊二與下半球中的控制器二無(wú)線連接，控制器一分別與馬達(dá)一和馬達(dá)二電連接，控制器二分別與位于下半球中的功率放大器一、功率放大器二和功率放大器三電連接，功率放大器一分別與位于上半球中音圈電機(jī)一和下半球中的音圈電機(jī)六電連接，功率放大器二分別與位于下半球中的音圈電機(jī)二和音圈電機(jī)四電連接，功率放大器三分別與位于下半球中的音圈電機(jī)三和音圈電機(jī)五電連接；

上半球與下半球螺紋連接，質(zhì)心萬(wàn)向運(yùn)動(dòng)單元位于上半球與下半球中并與下半球粘接，上半球的上半球殼的頂部中放置一個(gè)音圈電機(jī)一，下半球的下半球殼底部中放置一個(gè)音圈電機(jī)六，在下半球殼中部均布音圈電機(jī)二、音圈電機(jī)四、音圈電機(jī)三和音圈電機(jī)五，電路板二位于下半球殼中。