[發明專利]手部機械外骨骼力反饋的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201811296948.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109669532B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 谷逍馳
• 申請（專利權）人: 深圳岱仕科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A61B5/11
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

本發明涉及一種手部機械外骨骼力反饋的控制方法及系統。該控制方法根據各驅動關節的當前角度位置，實時捕捉驅動關節的角度信息，利用驅動關節的角度信息構建手部模型，獲取虛擬場景中目標接觸物的物理性質和需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置，在判定需要開啟力反饋時，進行運算獲取目標力反饋輸出值以控制力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。由此，該控制方法能夠實現手指動作和手部動作的細致捕捉，并精準控制在不同位置力反饋的大小，同時實現維度更豐富、體驗更精細的力反饋，用以模擬虛擬物體的形狀及剛度，為用戶提供更加真實的觸感體驗。

技術領域

本發明涉及虛擬現實技術領域，特別是涉及一種手部機械外骨骼力反饋的控制方法及系統。

背景技術

在虛擬現實的場景中，為了增強用戶對虛擬世界的感知，常常會用到手部動作捕獲裝置來捕捉人手的運動信息，手部動作捕獲裝置具有與人手的五指相適配的五指機構。穿戴后，當用戶的手指運動時，手部動作捕獲裝置便會捕捉人手指的運作情況，實現對人手運動信息的捕捉。隨著虛擬現實技術的發展，手部動作捕獲裝置也開始同時具備力反饋功能。

然而，目前的手部動作捕獲裝置的力反饋功能僅是從無和有的區別，無法精準控制在不同位置的力反饋的大小，從而無法使用戶產生真實的握持感。

發明內容

基于此，有必要針對目前的手部動作捕獲裝置的力反饋功能無法精準控制在不同位置的力反饋的大小，從而無法使用戶產生真實的握持感的問題，提供一種手部機械外骨骼力反饋的控制方法及系統。

為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種手部機械外骨骼力反饋的控制方法，所述手部機械外骨骼包括多個手指連桿結構以及設置在手指連桿結構驅動關節上的一個或多個力反饋驅動裝置，所述控制方法包括如下步驟：

讀取各驅動關節的當前角度位置和對應力反饋驅動裝置的當前工作狀態值；

根據所述當前角度位置映射虛擬手部模型當前動作，獲取虛擬場景中目標接觸物的物理性質和需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置；

若所述當前角度位置在力反饋的預設工作范圍內，則判定力反饋驅動裝置需要開啟力反饋；

根據所述當前角度位置、所述當前工作狀態值、所述目標角度位置以及所述物理性質，獲取目標力反饋輸出值以控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。

上述控制方法，根據各驅動關節的當前角度位置，實時捕捉驅動關節的角度信息；利用驅動關節的角度信息構建手部模型，獲取虛擬場景中目標接觸物的物理性質和需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置，在判定需要開啟力反饋時，根據當前角度位置、當前工作狀態值、目標角度位置以及物理性質獲取目標力反饋輸出值以控制力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。由此，該控制方法能夠實現手指動作和手部動作的細致捕捉，并精準控制在不同位置力反饋的大小，同時實現維度更豐富、體驗更精細的力反饋，用以模擬虛擬物體的形狀及剛度，為用戶提供更加真實的觸感體驗。

在其中一個實施例中，所述控制方法還包括如下步驟：

實時采集所述力反饋驅動裝置的工作狀態值，若所述工作狀態值超出預設閾值，則控制所述力反饋驅動裝置啟動過載保護。

在其中一個實施例中，所述根據所述當前角度位置映射虛擬手部模型當前動作，獲取虛擬場景中目標接觸物的物理性質、需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置以及輸出的力反饋的方向的步驟，包括：

根據所述當前角度位置映射虛擬手部模型當前動作，判斷所述虛擬手部模型和所述目標接觸物是否發生碰撞；

若發生碰撞則獲取所述目標接觸物的物理性質；

根據所述物理性質計算獲取需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置。