[發(fā)明專利]用于虛擬現(xiàn)實(shí)的觸覺反饋

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980014083.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN111742282A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·伊薩科夫;K·阿特菲波爾;O·克萊維里-瓊斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦爾基里工業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;A63F13/285
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李艷芳;王小東

本發(fā)明涉及向使用者提供觸覺反饋的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。具體地，以下描述了可以向使用者提供虛擬對(duì)象施加的力和/或虛擬對(duì)象的紋理的指示的系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)被布置成向使用者提供觸覺反饋，其包括：控制器；確定裝置，其產(chǎn)生表示使用者的上臂的取向和/或速度和/或加速度和/或使用者的下臂的取向和/或速度和/或加速度的輸出數(shù)據(jù)，該確定裝置與控制器通信以向控制器提供輸出數(shù)據(jù)；一組電極，其附接到人體的肢體，各個(gè)電極與控制器通信以接收來自控制器的刺激信號(hào)，以基于刺激信號(hào)向使用者的肌肉施加電刺激。控制器被布置成定義虛擬環(huán)境；從確定裝置接收輸出數(shù)據(jù)以確定使用者的上臂的第一取向和使用者的下臂的第二取向；在虛擬環(huán)境中表示使用者的虛擬手；在虛擬環(huán)境中表示具有預(yù)定義質(zhì)量的虛擬對(duì)象；并且生成刺激信號(hào)以模擬由虛擬對(duì)象施加至虛擬手的力，其中，控制器被布置成生成刺激信號(hào)，使得基于第一取向和第二取向確定所模擬的力。

本發(fā)明涉及向使用者提供觸覺反饋的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。特別是，下面描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以向使用者提供由虛擬對(duì)象施加的力和/或虛擬對(duì)象的紋理的指示。

在本領(lǐng)域中，已知提供振動(dòng)信號(hào)以提供紋理的指示。

還已知，當(dāng)使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)由使用者操縱的裝置來提供力反饋。

本領(lǐng)域仍然需要提供紋理和由虛擬對(duì)象以及不依賴于使用者所持有的裝置的使用的對(duì)象施加的力的更精確表示。

根據(jù)本發(fā)明，提供了如所附權(quán)利要求限定的系統(tǒng)和方法。

該系統(tǒng)被布置成向使用者提供觸覺反饋。觸覺反饋可以是由一組電極施加到使用者的肌肉的電刺激的形式。通過這種方式，即使實(shí)際上使用者的手上并沒有負(fù)載，在使用者的手中也可以“感覺到”具有模擬重量的虛擬對(duì)象。

系統(tǒng)可以以模擬的力可以考慮力被施加到的肢體的位置的這種方式生成電刺激。這是有利的，因?yàn)槭褂谜叩募∪獾幕顒?dòng)對(duì)負(fù)載的抵抗將取決于肢體的取向。

類似地，系統(tǒng)在模擬紋理時(shí)可以考慮肢體取向。

根據(jù)本發(fā)明，提供了如權(quán)利要求中限定的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種被布置成向使用者提供觸覺反饋的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括：控制器；確定裝置，所述確定裝置用于產(chǎn)生表示所述使用者的上臂的取向和/或速度和/或加速度和/或所述使用者的下臂的取向和/或速度和/或加速度的輸出數(shù)據(jù)，所述確定裝置與所述控制器通信以向所述控制器提供輸出數(shù)據(jù)；以及一組電極，所述一組電極附接到人體的肢體，各個(gè)電極與所述控制器通信以從所述控制器接收刺激信號(hào)，以基于所述刺激信號(hào)向所述使用者的肌肉施加電刺激。

所述控制器被布置為：定義虛擬環(huán)境；從所述確定裝置接收輸出數(shù)據(jù)，以確定所述使用者的上臂的第一取向和所述使用者的下臂的第二取向；在所述虛擬環(huán)境中表示所述使用者的虛擬手；在所述虛擬環(huán)境中表示具有預(yù)定義質(zhì)量的虛擬對(duì)象；以及生成刺激信號(hào)以模擬由所述虛擬對(duì)象施加至所述虛擬手的力，并且其中，所述控制器被布置成基于所述第一取向和所述第二取向生成所述刺激信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，被布置成向使用者提供觸覺反饋的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括：控制器；以及一組電極，所述一組電極附接到人體的肢體，各個(gè)電極與所述控制器通信以從所述控制器接收刺激信號(hào)，以便基于所述刺激信號(hào)向所述使用者的肌肉施加電刺激，其中，所述一組電極包括：用于附接到使用者的前臂的至少一個(gè)前臂電極；用于附接到所述使用者的上臂的至少一個(gè)上臂電極；以及用于附接到使用者的手掌的至少一個(gè)手掌電極。

所述控制器被布置成：定義虛擬環(huán)境；在所述虛擬環(huán)境中表示所述使用者的虛擬手；在所述虛擬環(huán)境中表示具有預(yù)定義質(zhì)量的虛擬對(duì)象；使用所述上臂電極生成上臂刺激信號(hào)，以模擬由所述虛擬對(duì)象施加至所述虛擬手的力；使用所述前臂電極生成前臂刺激信號(hào)，以模擬由所述虛擬對(duì)象施加至所述虛擬手的力；以及使用所述手掌電極生成皮膚刺激信號(hào)，以模擬由所述虛擬對(duì)象施加至所述虛擬手的力，并且其中，所述皮膚刺激信號(hào)在頻率和振幅方面與所述上臂刺激信號(hào)和所述前臂刺激信號(hào)不同。皮膚刺激信號(hào)以及上臂刺激信號(hào)和前臂刺激信號(hào)可以如在第一方面或第三方面中那樣被生成。