[发明专利]基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统与方法

权利要求书

1.基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统，其特征在于，包括虚拟场景交互模式评估模块、虚拟场景力反馈调整模块，虚拟场景交互模式评估模块通过虚拟场景交互事件触发肌体运动的交互类型及其所形成的肌体运动参数，评估计算得出虚拟场景力反馈参数与参与肌体部位信息，传入虚拟场景力反馈调整模块；虚拟场景力反馈调整模块接收虚拟场景力反馈参数与参与肌体部位信息，经过调整后输出电刺激参数与电刺激部位信息，以完成后续的肌肉电刺激形成的虚拟现实力反馈交互；

虚拟场景力反馈调整模块设有交互部位力反馈程度的参数调整算法、力矩-电刺激参数转化和安全性映射算法，虚拟场景力反馈调整模块接收虚拟场景力反馈参数与参与肌体部位信息后，先经过交互部位力反馈程度的参数调整算法得出新的力反馈参数与参与肌体部位信息，再通过力矩-电刺激参数转化和安全性映射算法进行力反馈参数-电刺激参数的转化与基于人体电生理安全性的映射，得到最终用于力反馈的电刺激参数；

所述交互部位力反馈程度的参数调整算法为分状态线性映射函数：

F_new＝a·F_oriainal+F_threshold

其中F_original为原力反馈参数，F_MVC为用户的最大肌力，F_threshold为预设阈值；

所述的力矩-电刺激参数转化和安全性映射算法的实现过程为：

设定电刺激安全电流量I_max；

交互部位力反馈程度的参数F_new经过力矩-电刺激参数转换公式得到电刺激参数电流量I；

进行映射如下：

其中I_max为人体所能承受的最大电流量，a为映射算子，由经验与实验得知a的取值范围为0.5-0.9。

2.根据权利要求1所述的基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统，其特征在于，所述虚拟场景交互模式评估模块包括：主动力反馈模型和被动力反馈模型，其中主动力反馈模型为用户对交互物体施加力时因两者距离而产生的虚拟弹性张力；被动力反馈模型为交互物体对用户施加的虚拟冲击力。

3.根据权利要求2所述的基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统，其特征在于，所述主动力反馈模型为：

F＝k|X-X₀|

其中k为物体自身弹性系数，X为用户施力点空间坐标，X₀为交互物体质心空间坐标；

所述被动力反馈模型为：

其中m为物体自身质量，v为交互物体移动速度，s为交互移动距离。

4.根据权利要求1所述的基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统，其特征在于，力矩-电刺激参数转化方式通过仿真软件实验或人体微电流刺激实验积累。

5.根据权利要求1所述的基于微电流刺激的虚拟力反馈评估和调整系统的虚拟力反馈评估和调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

虚拟场景中的交互事件触发肌体运动；

交互事件的类型和肌体运动的参数被发送至虚拟场景交互模式评估模块，虚拟场景交互模式评估模块根据交互事件的类型确定力反馈的模型，并根据肌体运动参数，通过模型计算得出力反馈参数和参与的肌体部位信息；

虚拟场景力反馈调整模块接收力反馈参数和参与肌体部位信息后，先利用交互部位力反馈程度参数调整算法对力反馈参数进行修正，再结合力矩-电刺激参数转化和安全性映射算法将虚拟场景力反馈参数和参与交互肌体部位信息转化为各个交互部位的电刺激参数，并基于安全性对电刺激参数进行算法映射，得出最终的电刺激参数。