[實用新型]一種虛擬實驗平臺的熱觸覺再現裝置

有效

• 申請號: 201921162510.3
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN209946830U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 許明西;吳悅明;何漢武;鄒序焱;陳友濱;胡兆勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 44387 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曾鳳云

本實用新型提出了一種虛擬實驗平臺的熱觸覺再現裝置，包括制熱模塊、定位模塊和控制模塊，定位模塊包括導軌裝置、第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠，導軌裝置包括第一導軌、第二導軌和第三導軌，第一導軌上設有用于驅動第一滾珠絲杠轉動的第一步進電機，第三導軌上設有用于驅動第二滾珠絲杠轉動的第二步進電機；制熱模塊包括從上往下依次設置的PTC發熱體、散熱風扇和移動滑塊，第二滾珠絲杠貫穿移動滑塊；控制模塊可通過控制第一步進電機、第二步進電機使制熱模塊在XY平面上移動，同時控制PTC發熱體、散熱風扇工作。本實用新型通過PTC發熱體放出熱氣來復現真實情況下，實驗中放熱物體產生的熱量對人體皮膚的刺激，通過非接觸式熱感知達到再現熱觸覺的效果。

技術領域

本實用新型屬于虛擬現實觸覺再現領域，具體涉及了一種虛擬實驗平臺的熱觸覺再現裝置。

背景技術

虛擬現實技術是能夠再現視覺、聽覺、觸覺、嗅覺的技術，當前的虛擬現實技術主要是在視覺上對現實的虛擬，在觸覺方面以力觸覺復現為主，在人體能夠感受的各種觸覺中，如，痛覺、癢覺、滑覺、溫覺等，溫覺中的溫度感知是人體皮膚能夠判別不同物體的一個重要依據，是虛擬現實技術不可缺少的一個復現環節。

當前在虛擬現實領域，已有的熱觸覺再現產品，主要是以數據手套的形式存在，通過給每個手指套加上小型電阻，再給電阻通電流來產生熱量，使手指皮膚感受到熱量的刺激。針對冷熱觸覺，市場上還有利用水的導熱性來給皮膚提供冷熱反饋，如HaptX數據手套，該手套將手上的皮膚劃分成非常小的區域，然后針對小的區域進行冷熱刺激，能夠達到比較高的精度，但是成本非常高，整個手套體積也比較大。在研究領域，使用較多的是半導體制冷片基于帕爾帖原理來產生熱量和冷量。當有電流通過時，半導體制冷片一面冷一面熱，當皮膚接觸對應的面時產生相應的熱(冷)觸覺感受?，F有這些熱觸覺再現裝置，雖然能夠很好的提供冷熱觸覺感受，但是熱量有限，而通過電阻絲、電熱管來產生熱量，會有明火，安全性較低。

可見，目前在虛擬現實領域對熱觸覺復現應用的方法，都是通過接觸發熱的物體來感受到熱量，進而在虛擬環境下使人產生熱觸覺。然而現有的這些方法對于虛擬現實技術的沉浸感帶來一些問題，因為在虛擬環境下，很多的熱量都是通過非接觸式產生的，需要的是通過空氣介質來傳播熱量。上述熱觸覺復現方法中，通過水來制熱和制冷，受水的物理特性影響，需要使用到水管、閥門等物體來傳輸熱量，增加了設備的體積和成本；而利用半導體制冷片實現熱觸覺復現，雖然能夠很方便的提供熱量，但是熱量有限，非接觸時的熱量不能夠滿足虛擬實驗的需要。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提出一種虛擬實驗平臺的熱觸覺再現裝置，通過PTC發熱體放出熱氣來復現真實情況下，實驗中放熱物體產生的熱量對人體皮膚的刺激，通過非接觸式熱感知達到再現熱觸覺的效果。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種虛擬實驗平臺的熱觸覺再現裝置，包括制熱模塊、定位模塊和控制模塊，其中

所述定位模塊包括導軌裝置、第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠，所述導軌裝置包括相對設置的第一導軌、第二導軌和設于第一導軌、第二導軌之間的第三導軌，所述第一導軌的兩端分別設有第一支座、第二支座，所述第一滾珠絲杠通過所述第一支座、所述第二支座固定于所述第一導軌上方；所述第二導軌的兩端分別設有第三支座、第四支座，所述第三支座與所述第四支座之間設有直線光軸；所述第三導軌的兩端分別設有第五支座、第六支座，所述第二滾珠絲杠通過所述第五支座、所述第六支座固定于所述第三導軌上方；所述第一滾珠絲杠貫穿所述第三導軌的一端，所述直線光軸貫穿所述第三導軌的另一端；所述第一導軌上設有用于驅動所述第一滾珠絲杠轉動的第一步進電機，所述第三導軌上設有用于驅動所述第二滾珠絲杠轉動的第二步進電機；

所述制熱模塊包括從上往下依次設置的PTC發熱體、散熱風扇和移動滑塊，所述第二滾珠絲杠貫穿所述移動滑塊；