[發(fā)明專利]基于視觸覺的多指按壓力相位協(xié)同能力測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110557590.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN113268385B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭聰;王黨校;王鑫;周拓陽;廖鎮(zhèn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院
• 主分類號(hào): G06F11/22
• 分類號(hào): 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(qiáng)

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

所述上位機(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)，用于向所述視覺輸出模塊(2)發(fā)送指定的各個(gè)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(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為以牛頓為單位的數(shù)字信號(hào)后傳送至上位機(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)；

所述下位機(jī)振動(dòng)提示模塊(4)，用于觸發(fā)用戶左右手腕部的振動(dòng)電機(jī)，產(chǎn)生觸覺提示；

所述上位機(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)將采集到的手指按壓力的數(shù)字信號(hào)映射為視覺圖像的高度，與所述視覺輸出模塊(2)的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比判斷，并依據(jù)判斷結(jié)果對(duì)所述視覺輸出模塊(2)的視覺信息提示及反饋進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控和反饋；

所述按壓力采集輸入模塊(3)采集的多個(gè)手指按壓力到達(dá)預(yù)設(shè)條件后，所述上位機(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)向所述下位機(jī)振動(dòng)提示模塊(4)發(fā)出指令，觸發(fā)左右手腕部的振動(dòng)電機(jī)，產(chǎn)生觸覺提示；用戶根據(jù)左右手腕的振動(dòng)觸覺提示，使用相應(yīng)的多指按壓力相位協(xié)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(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)檢測到多指按壓力大小均到達(dá)閾限值時(shí)，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(jié)束，并存儲(chǔ)各個(gè)手指按壓力控制的反應(yīng)時(shí)間。

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

所述手指按壓力測試任務(wù)模塊(5)，用于根據(jù)指定的多指按壓力協(xié)同控制能力測試任務(wù)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(hào)，判斷所采集到的實(shí)際按壓力輸入的大??；各個(gè)手指的實(shí)際按壓力在不同的大小范圍內(nèi)時(shí)，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(fā)送不同的視覺提示和反饋指令。

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

所述視覺提示單元(7)，用于呈現(xiàn)在一次測試中指定的目標(biāo)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(wù)手指進(jìn)行按壓力輸入交互的目標(biāo)；

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

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協(xié)同能力測量系統(tǒng)，其特征在于，所述按壓力采集輸入模塊(3)包括：一個(gè)集成按壓力測試器件的殼體基座(9)、一個(gè)壓電式力傳感器(10)、一個(gè)模擬信號(hào)放大器(11)、一個(gè)信號(hào)集成端子(12)和一個(gè)A/D數(shù)據(jù)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(hào)變化，經(jīng)由所述模擬信號(hào)放大器(11)放大，輸送至信號(hào)集成端子(12)；通過所述A/D數(shù)據(jù)采集卡(13)將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，按照設(shè)定的采樣頻率進(jìn)行采集和緩存。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視觸覺的多指按壓力相位協(xié)同能力測量系統(tǒng)，其特征在于，所述下位機(jī)振動(dòng)提示模塊(4)，包括：一個(gè)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的單片機(jī)(14)，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(15)和一個(gè)左右手腕的振動(dòng)電機(jī)(16)；

所述上位機(jī)中樞控制系統(tǒng)(1)檢測到多指的按壓力已滿足預(yù)設(shè)的按壓力控制精度范圍和穩(wěn)定時(shí)長要求時(shí)，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(jī)轉(zhuǎn)速的單片機(jī)(14)上采用PWM方法通過所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(15)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述左右手腕的振動(dòng)電機(jī)(16)，以振動(dòng)觸覺形式給用戶提示需要執(zhí)行的多指按壓力相位協(xié)同控制模式。