[发明专利]一种应用于移动终端的静电力触觉再现方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实领域，具体涉及一种应用于移动终端的静电力触觉再现装置及一种静电力触觉再现方法。

背景技术

触觉再现能够为人提供更加真实和直观的交互体验，是目前国内外虚拟现实技术领域的研究热点。触觉再现在教育、网络购物、盲人视图、远程医疗等领域有着重要作用。

韩国釜山国立大学的Jin-Hun Park等提出了基于磁路设计的线性振动传感器，增加了磁力，使其在保证快速响应的同时，提高线性振动器传递的力，增强线型振动器的振动强度，但是对触觉模拟的效果有限。日本电信通信大学研制的一种用于移动触摸屏的透明电触觉薄膜，该薄膜上的电极呈点阵式分布，可吸附在显示上，触摸时会根据图像的纹理给予电触觉反馈，但其采用直接式电刺激，不适性大。美国迪斯尼公司研制了一种静电力引起触觉反馈的技术，可在普通触摸屏实现触觉再现，这种技术被普遍认为是实现触觉再现系统小型化的最主要方式，是触觉再现领域的最新技术。

2011年美国专利US 2011/0285667A1中公开了一种基于电震动的触觉再现技术，采用电荷的库仑作用，使人感知触觉，介绍了其工作原理，并其不是一个完整的触觉再现装置，并没有涉及具体的触觉再现算法。2012年中国专利CN202694260U中公开了一种基于静电力的触觉再现装置，其主控单元采用PC机，不利于小型化，且其在驱动信号与触觉的关系方面未做具体研究，也未涉及具体的触觉再现算法。

在静电力触觉再现系统中，手指产生的触觉力的大小可用以下公式近似得到

Fe(t)=ϵ0AV2(t)2(Tsϵs+Tpϵp)(Ts+Tp)]]>

其中，ε₀为真空介电常数，ε_s和ε_p分别为皮肤和透明绝缘层的相对介电常数，A为手指与导电极板接触面积，V(t)为导电极板通电电压，T_s和T_p分别为皮肤和透明绝缘层的厚度。从上式可以得出静电力的大小与驱动电压V(t)、接触面积A，以及皮肤和透明绝缘层的性质有关，其中可控制的关键是驱动电压V(t)。

发明内容

本发明提供一种应用于移动终端的静电力触觉再现方法和装置，并建立了驱动信号V(t)与图像表面高度的触觉感受之间的联系，提出凸起和凹陷几何形状的触觉再现算法。

本发明采取的技术方案是：

静电力的触觉再现装置包括静电力触觉再现交互单元、静电力触觉再现控制单元、红外定位单元以及ARM核心处理单元；

(1)所述静电力触觉再现交互单元包括LCD显示屏、红外定位框和静电力触觉再现面板；

所述LCD显示屏用来显示图像信息；

所述红外定位框由红外定位单元来驱动，用于实时获取手指位置信息；

所述静电力触觉再现面板分三层结构，由上到下依次是：透明绝缘层、透明导电极板、玻璃底板；所述透明导电极板采用氟掺杂锡氧化物(FTO)，经磁控溅射技术均匀喷涂在玻璃底板上，FTO层厚度0.185um±0.005um，透光率为94％；