论文部分内容阅读
在生活工作中,人们所需要的大部分信息是通过视觉感知得到的,触觉作为人的重要感知途径却未被充分利用。高效自然的力触觉再现技术能够加强虚拟现实的沉浸感和真实感,能够提供更为真实和直接的交互体验,将人类与虚拟世界的交流推向一个新的阶段,是目前虚拟现实领域的热点。随着力触觉再现技术应用领域的拓宽,便携式、能与移动终端无缝衔接的力触觉交互系统的应用也日益广泛。触觉交互技术与移动终端的结合,能够让操作者在移动终端上触摸、感知和操纵虚拟物体,实现与虚拟环境的交互。这能够大大拓宽并延伸移动终端的应用范围,具有广阔的市场价值和应用前景。本文围绕着面向移动终端的指套式力触觉交互系统设计展开研究,实现了具有交互与触觉感知功能的穿戴式力触觉指套。主要内容包括三个部分：(1)设计实现了基于振动触觉反馈的指套式触觉再现便携装置。在移植了RC/Os-Ⅱ嵌入式实时操作系统的ARM STM32嵌入式平台下,利用WiFi模块、MEMS姿态传感器、压力传感器和压电致动器阵列构建了穿戴式力触觉指套的硬件系统；(2)在基于Android平台的三星平板上采用Java语言搭建了虚拟触觉交互与感知系统。该系统能从图像中提取物体的三维形状、粗糙度等触觉特性,借助OpenGLES完成虚拟场景的渲染,并借助穿戴式触觉再现指套实现触觉再现；(3)针对面向移动终端的指套式触觉再现的应用要求,提出物体三维形状、粗糙度、硬度以及盲文的触觉再现方法,并进行了实验验证。本文的研究重点和创新在于：(1)设计了一个面向移动终端的振动式新型触觉交互装置；(2)提出了利用压力传感器、MEMS姿态传感器实现手指位姿输入与触觉交互功能；(3)深入研究了振动式指端触觉再现装置上物体的三维形状、粗糙度、硬度以及盲文的触觉算法,并在移动终端系统中实现。