[發明專利]一種展品碰觸臨場感反饋設備

有效

• 申請號: 201910976594.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110703920B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 余安奇;張志勝
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A63B22/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種展品碰觸臨場感反饋設備，包括VR眼鏡（7）、主體支架及頂板旋轉機構、位置感應反饋設備，軟硬感應反饋設備和表面滑移觸感感應反饋設備，其特征在于：

所述VR眼鏡（7）配套眼鏡帶（15）且通過眼鏡帶（15）固定在使用者頭部；

所述主體支架及頂板旋轉機構包含圓環形狀的底部支撐（1）、頂部支撐（4）、旋轉支撐架（5）和頂板旋轉機構，所述底部支撐（1）和頂部支撐（4）之間通過支撐桿（3）相連且支撐桿（3）繞底部支撐（1）和頂部支撐（4）的中心線等角度分布，所述頂部支撐（4）上有旋轉支撐架（5），所述旋轉支撐架（5）的中部有力反饋上部支撐（17），所述頂板旋轉機構有3-6個且繞底部支撐（1）和頂部支撐（4）的中心線等角度分布在頂部支撐（4）上，所述頂板旋轉機構包括旋轉支撐架卡輪（18）、卡輪驅動電機（19）和卡輪支撐外殼（20），所述卡輪支撐外殼（20）上安裝有卡輪驅動電機（19），所述卡輪支撐外殼（20）內安裝有旋轉支撐架卡輪（18），所述卡輪驅動電機（19）的主軸與旋轉支撐架卡輪（18）的轉軸相連，所述旋轉支撐架（5）卡在旋轉支撐架卡輪（18）的槽內由旋轉支撐架卡輪（18）推動旋轉；

所述位置感應反饋設備為二自由度跑步機和腰帶（6），所述位置感應反饋設備設置在底部支撐（1）內的中心位置供使用者站在上面，所述腰帶（6）中部貼有肌電傳感器（16）和加速度傳感器（38），所述腰帶（6）固定在使用者腰部；

所述軟硬感應反饋設備有一對，所述軟硬感應反饋設備通過手部力反饋支撐（21）固定在力反饋上部支撐（17）的下方，所述軟硬感應反饋設備包括手部力反饋支撐（21）、大配重塊（27）、大支撐臂（28）、虎克鉸側面電機（29）、虎克鉸底部電機（30）、小配重塊（31）、小支撐臂（32）、虎克鉸（33）、小支撐臂控制電機（34）、腕部電機（35）、手指固定帶（36）和手腕固定帶（37），所述大支撐臂（28）中部通過虎克鉸（33）安裝在手部力反饋支撐（21）下端，所述虎克鉸（33）下方有虎克鉸底部電機（30），所述虎克鉸（33）一側有虎克鉸側面電機（29），所述虎克鉸底部電機（30）的轉軸從底部穿過手部力反饋支撐（21）控制大支撐臂（28）左右擺動，所述虎克鉸側面電機（29）的轉軸從一側穿過手部力反饋支撐（21）控制大支撐臂（28）上下擺動，所述大支撐臂（28）后端有大配重塊（27），所述小支撐臂控制電機（34）安裝在大支撐臂（28）前端，所述小支撐臂控制電機（34）的轉軸穿過大支撐臂（28）前端于小支撐臂（32）中部相連，所述小支撐臂（32）一端有小配重塊（31），所述小支撐臂（32）另一端有腕部電機（35），所述手指固定帶（36）和手腕固定帶（37）通過支架固定在腕部電機（35）的轉軸上；

所述表面滑移觸感感應反饋設備有3個，所述表面滑移觸感感應反饋設備安裝在旋轉支撐架（5）一側的上方，每個表面滑移觸感感應反饋設備均包括機械手、機械臂末端振動板（24）、隔振橡膠（25）和壓電陶瓷片組（26），所述機械手通過主驅動電機固定在旋轉支撐架（5）上，所述機械手的活動端通過隔振橡膠（25）安裝有機械臂末端振動板（24），所述機械臂末端振動板（24）后側貼覆有壓電陶瓷片組（26）；

當人穿戴好之后，人的行走速度通過腰帶上的加速度傳感器測得傳給處理器，處理器控制跑步機速度與人行走速度相匹配，人的姿態信息通過姿態傳感器傳給處理器，處理器進而控制轉向驅動電機作動，使得跑步機轉向進而讓跑步機朝向與人的朝向匹配，同時處理器控制卡輪驅動電機帶動旋轉支撐架旋轉，進而帶動五軸機械臂和穿戴機械臂與人的位姿相適應，手腕的姿態與位置通過穿戴機械臂上各個電機上的編碼器測出角度傳給處理器，當人手位置快要接觸到展品時，處理器控制五軸機械臂動作，帶動機械臂末端振動板接觸人手，五軸機械臂上有六軸傳感器，六軸傳感器與五軸機械臂上的各個電機共同作用在手指上使得手指受到反向作用力，同時處理器振動板上的壓電陶瓷作用，從而引起機械臂末端振動板共振，通過控制施加在壓電陶瓷上的電壓，電壓越大，振動板振幅越大，人手的滑膩感越強，也就是表面越光滑，振動板材料與展品表面材料一樣，這樣人手就感受到按壓和摩擦兩種觸覺，VR眼鏡將場景實時展示給人眼，視覺觸覺信息同時傳遞給人，這樣人就與整個裝置統一起來。