本文關(guān)鍵詞：面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)建模與再現(xiàn)方法研究

  更多相關(guān)文章： 力觸覺(jué)再現(xiàn) 移動(dòng)終端 壓電致動(dòng)器 紋理粗糙度 柔順性 形變渲染

【摘要】：移動(dòng)終端作為新興的人機(jī)交互接口,越來(lái)越多地在人們的工作和生活中使用,但目前人機(jī)交互方式主要集中在視聽(tīng)覺(jué),能提供的力觸覺(jué)感受有限。將力觸覺(jué)再現(xiàn)技術(shù)與移動(dòng)終端產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合,能讓操作者觸摸、感知和操縱虛擬物體,實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的主動(dòng)探索,進(jìn)一步提高人機(jī)交互的質(zhì)量,具有廣闊的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景。本文主要研究面向移動(dòng)終端的紋理觸覺(jué)和柔順性建模與再現(xiàn)方法,借助實(shí)驗(yàn)室研制的筆式力觸覺(jué)再現(xiàn)裝置,在移動(dòng)終端上實(shí)現(xiàn)紋理粗糙度和物體柔順性的力觸覺(jué)再現(xiàn)。主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：(1)筆式力觸覺(jué)再現(xiàn)裝置中壓電致動(dòng)器的振動(dòng)特性測(cè)試分析。通過(guò)觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)研究壓電致動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)特性,分析了振動(dòng)刺激與紋理觸覺(jué)特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系,為紋理粗糙度觸覺(jué)表達(dá)建模提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)；(2)紋理粗糙度振動(dòng)觸覺(jué)建模與表達(dá)方法研究。從紋理圖像中提取出紋理客觀特征,按照空間周期大小將紋理分為精細(xì)紋理和粗糙紋理,然后結(jié)合人手在觸摸屏上的滑動(dòng)速度,分別建立精細(xì)紋理和粗糙紋理的粗糙度感知模型,并通過(guò)調(diào)節(jié)壓電致動(dòng)器的振動(dòng)模式、振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻率,產(chǎn)生振動(dòng)觸覺(jué)刺激,模擬接觸紋理表面的粗糙感。(3)移動(dòng)終端上的紋理粗糙度和柔順性力觸覺(jué)表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在基于Android平臺(tái)的移動(dòng)終端上搭建虛擬力觸覺(jué)交互系統(tǒng),系統(tǒng)借助OpenGL ES2.0渲染技術(shù)實(shí)現(xiàn)柔性物體的形變渲染,用力觸覺(jué)交互筆中壓電致動(dòng)器的振動(dòng)表達(dá)紋理粗糙度,用磁流變液執(zhí)行器的力反饋表達(dá)柔性物體的柔順性。本文的研究重點(diǎn)和創(chuàng)新在于：(1)研究了壓電致動(dòng)器的振動(dòng)特性與紋理特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(2)提出了基于振動(dòng)的紋理粗糙度再現(xiàn)模型和觸覺(jué)表達(dá)方法；(3)在移動(dòng)終端系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)紋理粗糙度和物體柔順性的力觸覺(jué)再現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：力觸覺(jué)再現(xiàn) 移動(dòng)終端 壓電致動(dòng)器 紋理粗糙度 柔順性 形變渲染
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP311.52;TP11
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.1.1 力觸覺(jué)再現(xiàn)技術(shù)概述9-10
• 1.1.2 移動(dòng)終端上的人機(jī)交互技術(shù)10-11
• 1.2 面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)再現(xiàn)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)再現(xiàn)裝置的研究11-14
• 1.2.2 面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)建模和再現(xiàn)方法研究14-16
• 1.3 面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)建模和再現(xiàn)方法的研究難點(diǎn)16-17
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 面向移動(dòng)終端的筆式力觸覺(jué)再現(xiàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)19-35
• 2.1 系統(tǒng)總體概述19-20
• 2.2 力觸覺(jué)交互筆的振動(dòng)觸覺(jué)信息表達(dá)20-31
• 2.2.1 壓電致動(dòng)器產(chǎn)生振動(dòng)的原理20-21
• 2.2.2 壓電致動(dòng)器的控制特性與性能測(cè)試21-23
• 2.2.3 壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓頻率對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度影響的觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)23-24
• 2.2.4 壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓幅值對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度影響的觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)24-26
• 2.2.5 壓電致動(dòng)器的調(diào)制方式與人手主觀感受之間關(guān)系的觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)26-28
• 2.2.6 壓電致動(dòng)器振動(dòng)模式與人手主觀感受之間關(guān)系的觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)28-31
• 2.3 柔順性的力觸覺(jué)表達(dá)方法31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 面向移動(dòng)終端的紋理粗糙度建模與再現(xiàn)方法研究35-55
• 3.1 面向移動(dòng)終端的圖像紋理粗糙度特征提取36-39
• 3.1.1 紋理微觀高度的提取36-38
• 3.1.2 紋理周期的計(jì)算38
• 3.1.3 紋理高度的計(jì)算38-39
• 3.2 面向移動(dòng)終端的紋理分類(lèi)及其振動(dòng)觸覺(jué)再現(xiàn)方法39-42
• 3.2.1 精細(xì)紋理和粗糙紋理的分類(lèi)39-40
• 3.2.2 紋理粗糙度的振動(dòng)表達(dá)模型簡(jiǎn)介40-42
• 3.3 紋理粗糙度特征參數(shù)與振動(dòng)調(diào)節(jié)關(guān)系模型42-46
• 3.3.1 精細(xì)紋理的粗糙度建模42-45
• 3.3.2 粗糙紋理的粗糙度建模45-46
• 3.4 面向移動(dòng)終端的紋理粗糙度感知實(shí)驗(yàn)46-54
• 3.4.1 人手在觸摸屏上感知紋理時(shí)的速度探究實(shí)驗(yàn)46-47
• 3.4.2 探索速度對(duì)紋理粗糙度感知影響的觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)47-51
• 3.4.3 面向移動(dòng)終端的紋理粗糙度感知的對(duì)比實(shí)驗(yàn)51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于Android平臺(tái)的力觸覺(jué)交互軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-75
• 4.1 基于力觸覺(jué)交互筆的力觸覺(jué)再現(xiàn)系統(tǒng)55-57
• 4.1.1 系統(tǒng)硬件環(huán)境55-56
• 4.1.2 系統(tǒng)軟件環(huán)境56
• 4.1.3 系統(tǒng)軟硬件間的藍(lán)牙通信56-57
• 4.2 面向移動(dòng)終端的柔性物體形變建模與力觸覺(jué)表達(dá)57-65
• 4.2.1 虛擬探針和虛擬物體的建模57-60
• 4.2.2 面向移動(dòng)終端的碰撞檢測(cè)算法研究60-62
• 4.2.3 面向移動(dòng)終端的柔性物體建模與形變算法研究62-64
• 4.2.4 柔性物體反饋力的計(jì)算與表達(dá)64-65
• 4.3 基于Android平臺(tái)的三維場(chǎng)景渲染技術(shù)65-69
• 4.3.1 基于OpenGL ES 2.0的三維場(chǎng)景的搭建65-67
• 4.3.2 移動(dòng)終端三維場(chǎng)景的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換67-68
• 4.3.3 虛擬場(chǎng)景視觸覺(jué)交互設(shè)計(jì)68-69
• 4.4 基于Android平臺(tái)的三維力觸覺(jué)交互軟件實(shí)現(xiàn)69-73
• 4.4.1 軟件界面設(shè)計(jì)69-70
• 4.4.2 軟件系統(tǒng)力觸覺(jué)交互實(shí)現(xiàn)70-71
• 4.4.3 柔性物體表面的力觸覺(jué)交互設(shè)計(jì)71-72
• 4.4.4 人體內(nèi)臟的力觸覺(jué)交互設(shè)計(jì)72-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 本文的工作總結(jié)75-76
• 5.2 未來(lái)工作的展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 作者在學(xué)期間的成果85

【相似文獻(xiàn)】

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