[发明专利]一种手部触感参数的采集及模拟还原系统和方法

说明书

本发明公开了一种手部触感参数的采集及模拟还原系统和方法，该系统包括手部姿态及触感参数采集模块、数据交换模块和手部触感参数还原模块，手部姿态及触感参数采集模块包括第一微处理器以及分别与之连接的第一手部姿态传感器、温度传感器、压力传感器和第一无线通信单元，数据交换模块包括第二微处理器以及分别与之连接的数据存储单元和第二无线通信单元，手部触感参数还原模块包括第三微处理器以及分别与之连接的第二手部姿态传感器、D/A转换器和第三无线通信单元，微电流电极和发热电阻丝经D/A转换器与第三微处理器相连，本发明实现了远程采集手部触摸参数，经数据交换模块处理后，通过电阻丝、电极释放电流刺激，模拟并还原触感参数。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，特别涉及了一种手部触感参数的采集及模拟还原系统和方法。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展，信息传输及处理速率产生了质的飞跃，而虚拟现实技术也借着这股“东风”变得炙手可热。虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。而传感设备是指三维交互设备。

虚拟和现实之间的鸿沟已经变得越来越小。目前虚拟现实技术的发展正迈向一个崭新的阶段，国外各大公司都在围绕虚拟现实技术的几个方面进行探索与研制相关设备。对于听觉方面自然不必说，现在的音频处理及合成技术以及达到了较高的技术水平；在视觉方面，一些科技巨头已经推出了他们的产品，例如：微软研制的头戴式虚拟现实眼镜Holograms、索尼研制的虚拟现实眼镜PS VR等。而目前大多数公司虚拟现实的研究方向都在于视觉方面，当然这也不难理解，视觉承担着人类近80％人类与外界进行信息交互的能力，一旦在此方面有重大技术突破，那么虚拟现实技术将进入又一个新的阶段；而在嗅觉方面，由于能够产生气味的化学成分目前还无法通过电子设备较为简便的合成，因此研究的人员很少。

故目前除视觉外，只有触觉在虚拟现实技术中有较好的研究及开发前景。目前针对触感在虚拟现实中的应用主要由三种实现形式：第一类是在手套内部使用振动器产生震动来模拟触觉；第二种种是用机械结构来实现力的准确反馈；第三种是在手套上布置多个气囊，用对气囊充气的方式实现触感的反馈。经过总结可以发现，目前现有的产品均以触觉之中的压觉为反馈对象，而我们知道，除压觉外触觉还包括对温度的感觉、痛觉，这两种感觉同样对人体有很重要的意义，因此仅仅用压觉与振动来模拟触觉是远远不够的。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种手部触感参数的采集及模拟还原系统和方法，实现远程采集手部触摸参数，进行数据处理录入，同时又能通过电阻丝、电极释放电刺激，模拟触感参数。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种手部触感参数的采集及模拟还原系统，包括手部姿态及触感参数采集模块、数据交换模块和手部触感参数还原模块，所述手部姿态及触感参数采集模块包括第一微处理器以及分别与之连接的第一手部姿态传感器、温度传感器、压力传感器和第一无线通信单元，所述数据交换模块包括第二微处理器以及分别与之连接的数据存储单元和第二无线通信单元，所述手部触感参数还原模块包括第三微处理器以及分别与之连接的第二手部姿态传感器、D/A转换器和第三无线通信单元，手部触感参数还原模块还包括微电流电极和发热电阻丝，微电流电极和发热电阻丝经D/A转换器与第三微处理器相连；数据交换模块分别与手部姿态及触觉参数采集模块和手部触感参数还原模块分别建立无线通信。

基于上述技术方案的优选方案，第一手部姿态传感器和第二手部姿态传感器包括多个贴片式弯曲度传感器，这些贴片式弯曲度传感器分别设置在用户的手指和手掌上，通过采集手部各个位置的弯曲度数据来表征手部姿态数据。