紋理力觸覺(jué)再現(xiàn)是通過(guò)特定的硬件裝置模擬產(chǎn)生與物體紋理表面接觸時(shí)的觸感,使用戶能感受到物體的粗糙度、軟硬度等紋理特征信息。振動(dòng)刺激作為再現(xiàn)物體觸覺(jué)信息的一種刺激方式,在紋理觸覺(jué)再現(xiàn)中被廣泛運(yùn)用,產(chǎn)生了不同的振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)裝置和紋理觸覺(jué)表達(dá)方法。從紋理觸覺(jué)認(rèn)知的角度,闡述了人對(duì)振動(dòng)刺激的觸覺(jué)感知生理學(xué)基礎(chǔ);介紹了紋理觸覺(jué)再現(xiàn)的原理和方法;從振動(dòng)與紋理特征的映射方法以及振動(dòng)刺激方式兩個(gè)方面分析了目前振動(dòng)觸覺(jué)紋理再現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀;最后對(duì)相關(guān)研究的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)展望。 

【文章來(lái)源】：測(cè)控技術(shù). 2020,39(05)

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【部分圖文】：

紋理觸覺(jué)再現(xiàn)流程圖

這種方法常常將圖像灰度進(jìn)行分級(jí)，映射到不同強(qiáng)度的振動(dòng)刺激，從而表達(dá)高度、粗糙度等紋理信息，即圖像灰度值越大，振動(dòng)強(qiáng)度就越大。利用圖像灰度值進(jìn)行振動(dòng)強(qiáng)度控制的方法能極大減少數(shù)據(jù)的生成和計(jì)算時(shí)間。早在1997年，東京都立科學(xué)技術(shù)大學(xué)的Ikei等[18]就曾嘗試將灰度圖像的強(qiáng)度直接映射到觸覺(jué)強(qiáng)度上，以此建立振動(dòng)與紋理的映射，結(jié)果證明這種方式在紋理再現(xiàn)方面具有可行性。但在這種情況下，圖像的亮度強(qiáng)度需要大致匹配紋理突出物的高度。2009年，韓國(guó)電子通信研究院研制了Ubi-Pen[19]。Ubi-Pen是一種筆狀觸覺(jué)交互設(shè)備，包含一個(gè)觸覺(jué)顯示器和一個(gè)振動(dòng)模塊，實(shí)物如圖2所示。物體的紋理信息可以用不同的光柵方向、凹槽寬度以及不同形狀顯示在觸覺(jué)顯示器上。當(dāng)用戶觸摸圖像時(shí)，光標(biāo)被劃分為9個(gè)子單元格，系統(tǒng)計(jì)算每個(gè)單元格的平均灰度值，然后將該值轉(zhuǎn)換為觸覺(jué)顯示器每個(gè)針上的振動(dòng)刺激強(qiáng)度。用戶把食指放置在探針陣列上，并以恒定的速度摩擦屏幕表面，即可感受到變化的振動(dòng)觸感。通過(guò)觸覺(jué)反饋，用戶能辨別出狹窄的縫隙，分辨出物體的紋理和形狀。2010年，東南大學(xué)的李佳璐利用SFS算法從圖像灰度信息中恢復(fù)表面三維輪廓，并通過(guò)PHAN-TOM Omini手控器實(shí)時(shí)反饋給用戶[20]，發(fā)現(xiàn)這種方法在恢復(fù)紋理表面微觀輪廓方面有較好的效果，能夠提高用戶觸覺(jué)感知的真實(shí)感。該方法灰度特征較為單一、易于提取、操作簡(jiǎn)單，同時(shí)基于紋理圖像灰度值建立振動(dòng)強(qiáng)度映射獲得的觸覺(jué)反饋比較穩(wěn)定，因此該方法是振動(dòng)觸覺(jué)紋理再現(xiàn)技術(shù)中最為常用的方法之一。(2)提取物體的高度信息建立紋理與振動(dòng)的映射關(guān)系。

力觸覺(jué)交互指套結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于電致振動(dòng)效應(yīng)的大面積多模態(tài)觸覺(jué)再現(xiàn)系統(tǒng)[J]. 孫浩浩,陸熊,陳曉麗,錢煌,黃曉梅.  機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2019(01)
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碩士論文
[1]基于指套式裝置的形狀與紋理觸覺(jué)再現(xiàn)方法研究[D]. 楊懷寧.東南大學(xué) 2018
[2]面向移動(dòng)終端的力觸覺(jué)建模與再現(xiàn)方法研究[D]. 鄧鵬.東南大學(xué) 2016
[3]面向移動(dòng)終端的指套式力觸覺(jué)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王路.東南大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3470770