[發明專利]基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統及方法

有效

• 申請號: 202110557590.8
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113268385B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 彭聰;王黨校;王鑫;周拓陽;廖鎮
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業綜合技術經濟研究院
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22;G06F3/01;G06F3/041;G01L1/16
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 劉金強

1.一種基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統，其特征在于，所述測量系統，包括：一個上位機中樞控制系統(1)、一個視覺輸出模塊(2)、一個按壓力采集輸入模塊(3)和一個下位機振動提示模塊(4)；

所述上位機中樞控制系統(1)，用于向所述視覺輸出模塊(2)發送指定的各個手指按壓力允許誤差范圍的控制精度視覺提示；

所述視覺輸出模塊(2)，用于輸出視覺信息提示及反饋，提供用戶在所述按壓力采集輸入模塊(3)上施加的指尖按壓的力控制輸入；

所述按壓力采集輸入模塊(3)，用于將手指按壓力的模擬電壓信號進行模數轉換，轉換為以牛頓為單位的數字信號后傳送至上位機中樞控制系統(1)；

所述下位機振動提示模塊(4)，用于觸發用戶左右手腕部的振動電機，產生觸覺提示；

所述上位機中樞控制系統(1)將采集到的手指按壓力的數字信號映射為視覺圖像的高度，與所述視覺輸出模塊(2)的目標參數進行對比判斷，并依據判斷結果對所述視覺輸出模塊(2)的視覺信息提示及反饋進行實時調控和反饋；

所述按壓力采集輸入模塊(3)采集的多個手指按壓力到達預設條件后，所述上位機中樞控制系統(1)向所述下位機振動提示模塊(4)發出指令，觸發左右手腕部的振動電機，產生觸覺提示；用戶根據左右手腕的振動觸覺提示，使用相應的多指按壓力相位協同控制模式在所述按壓力采集輸入模塊(3)上施加指尖按壓的力控制輸入；所述上位機中樞控制系統(1)檢測到多指按壓力大小均到達閾限值時，通過所述視覺輸出模塊(2)的視覺反饋，提示用戶本次測試結束，并存儲各個手指按壓力控制的反應時間。

2.根據權利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統，其特征在于，所述上位機中樞控制系統(1)，包括：一個手指按壓力測試任務模塊(5)和一個按壓力輸入偏差控制模塊(6)；

所述手指按壓力測試任務模塊(5)，用于根據指定的多指按壓力協同控制能力測試任務控制所述視覺輸出模塊(2)的視覺提示形式；

所述按壓力輸入偏差控制模塊(6)，用于讀取所述按壓力采集輸入模塊(3)獲取的按壓力大小信號，判斷所采集到的實際按壓力輸入的大??；各個手指的實際按壓力在不同的大小范圍內時，所述按壓力輸入偏差控制模塊(6)向所述視覺輸出模塊(2)發送不同的視覺提示和反饋指令。

3.根據權利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統，其特征在于，所述視覺輸出模塊(2)包括：一個視覺提示單元(7)和一個反饋輸出單元(8)；

所述視覺提示單元(7)，用于呈現在一次測試中指定的目標按壓力幅值和容許誤差的力控制精度范圍，指引用戶使用任務手指進行按壓力輸入交互的目標；

所述反饋輸出單元(8)，用于呈現在一次測試中各個手指的實時按壓力的大小變化。

4.根據權利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統，其特征在于，所述按壓力采集輸入模塊(3)包括：一個集成按壓力測試器件的殼體基座(9)、一個壓電式力傳感器(10)、一個模擬信號放大器(11)、一個信號集成端子(12)和一個A/D數據采集卡(13)；

單手或雙手支撐在所述集成按壓力測試器件的殼體基座(9)上，待測的多指在所述壓電式力傳感器(10)上施加指尖的按壓力輸入；所述壓電式力傳感器(10)的輸出電壓信號變化，經由所述模擬信號放大器(11)放大，輸送至信號集成端子(12)；通過所述A/D數據采集卡(13)將模擬電壓信號轉換為數字信號，按照設定的采樣頻率進行采集和緩存。

5.根據權利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協同能力測量系統，其特征在于，所述下位機振動提示模塊(4)，包括：一個控制電機轉速的單片機(14)，一個電機驅動模塊(15)和一個左右手腕的振動電機(16)；

所述上位機中樞控制系統(1)檢測到多指的按壓力已滿足預設的按壓力控制精度范圍和穩定時長要求時，所述視覺輸出模塊(2)的視覺提示和反饋消失；在所述控制電機轉速的單片機(14)上采用PWM方法通過所述電機驅動模塊(15)實現對所述左右手腕的振動電機(16)，以振動觸覺形式給用戶提示需要執行的多指按壓力相位協同控制模式。