[发明专利]一种基于磁流变液及双目摄像机的新型力反馈装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于磁流变液及双目摄像机的新型力反馈装置及方法，应由力反馈信息处理模块、磁场产生装置、双目摄像机、力反馈感受装置四个部分组成。所述的力反馈信息处理模块，其功能在于，根据虚拟现实环境中的交互情景，实时生成力反馈模拟信号。所述的磁场产生装置，其功能在于，根据力反馈信息处理模块给出的力反馈模拟信号，产生相应方向和强度的磁场。所述的双目摄像机，其功能在于，捕捉手势信息，并实时传输到力反馈信息处理模块。所述的力反馈感受装置，其功能在于，根据磁场方向及强度的变化，将力作用传递给使用者。本发明通用性和互换性良好，力反馈感受装置设计结构简单轻便，有助于用户获得更为接近现实场景的临场感体验。更优的，本发明的装置结构可根据具体的任务场景进行微调，适用于多种虚拟现实场景。

技术领域

本发明专利属于虚拟现实应用领域，特别涉及一种磁流变液及双目摄像机力反馈装置及方法。

背景技术

虚拟现实技术，是指通过沉浸式立体显示器、体感反馈装置等设备，通过设计的人机交互体验，构造出一种与真实环境感受类似的虚拟现实环境。

随着虚拟现实技术的发展，力反馈在该领域中显得愈发重要，力反馈装置的引入使得操作者能够在获得更好的临场感体验，优化了操作者在虚拟现实环境中的操作体验，力反馈装置能够将虚拟环境中的力度信息传递给操作者，进一步提高了操作的准确性和灵敏度。同时，力反馈装置也能够实时采集操作者的动作信息，进而通过计算机模拟出更为逼真的力反馈效果。

目前，已有的力反馈装置所存在的问题大多在于，装置机构复杂，模拟力反馈的精度不高，无法真实还原虚拟现实环境中的接触体感等等。

中国专利号：201810033753.0，名称：一种基于线管钢丝绳传动的磁流变力反馈数据手套，该发明公开了一种基于线管钢丝绳传动的磁流变力反馈数据手套，该方法具体为：通过手套套体顶面设有的线性位移传感器以及线性位移传感器,结合磁流变阻尼器,由指托的内壁分别设有的压力传感器实现虚拟现实系统中的操作控制以及更好的实现临场感。该发明的设计较为简便，但其结构设计使其并不能完整的捕捉使用者的手部动作，甚至限制了操作者的灵活操作。

中国专利号：201810130765.5，名称：基于电磁理论与移动跟踪的力反馈人机交互系统及方法，该发明公开了一种基于电磁理论与移动跟踪的力反馈人机交互系统及方法，用以允许操控者使用手势动作来操控机器人,同时在操作过程中能感受到力反馈作用。该方法具体为：使用基于双目视觉的红外传感器作为手势识别传感器,用于检测并识别手势位姿数据，本地控制计算器则将手势数据转化为操作命令,发送给远端的机器人控制柜,控制机器人工作,并接收返回信息移动跟踪平台使用自由度的机械臂,在机械臂的末端上固定磁力产生装置,使磁力产生装置与手部保持相对位置的不变性,将磁场衰减的计算量转化为移动跟踪平台位姿变化量计算,磁力产生装置使用电流大小可调的电磁铁作为产生磁力的源,根据机器人的反馈信息,通入电流,产生合适的磁力。信息磁力感受装置由戴在人手上的手套以及手套上的永磁材料构成,用于向操作者反馈产生的磁力操作者通过非接触式的手势姿势控制机器人。该发明虽然能够实现一定程度上的力反馈效果，但在实际应用中，力反馈装置设计显得较为笨重，机构复杂，同时占据的空间过大，大大减弱了临场感，同时降低了某些工作的效率。

随着虚拟现实技术的应用场景愈发广泛，为了追求更为接近现实的临场感受，迫切需要一种精确且轻便的力反馈装置。近年来，磁流变液材料及其对应技术得到了快速的发展，为力反馈装置的实现提供了新的想法。