[发明专利]基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置及方法

说明书

本发明公开了基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置，应用于接触力复现技术领域，包括：手套本体、传感器、振动器、电源模块、主控模块、通信模块和驱动模块；其中，所述传感器获取前端传感数据；所述振动器安装在所述手套本体内；所述传感数据通过所述通信模块传输给所述主控模块；所述主控模块通过所述驱动模块驱动所述振动器振动；所述电源模块分别为所述主控模块和所述驱动模块供电。本发明将传感数据映射转换成振动器的振动幅值和频率，从而反映接触力的大小和方向，为实现穿戴和使用便携性，振动器的控制和驱动采用低功耗小型电路设计，可整体嵌入手套中，使用电池供电，数据通信采用低功耗无线传输方式。

技术领域

本发明涉及触觉复现技术领域，更具体的说是涉及基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置及方法。

背景技术

目前人们进行远程交流或者机械操控主要以视觉和听觉反馈为主，且视觉和听觉反馈技术在不断创新和进步，但触觉方面的反馈和复现技术还停滞不前，使得人们进行远程交流仍局限于视觉和听觉。对于远程交流通话，视听通信技术或许已能够满足用户需求。但在远程机械操控或远程人机交互方面，仅仅是视听的反馈还远远不够，操作者无法凭借视觉和听觉的信息准确判断出机械操作的真实情况，而需要融入触觉复现的装置，模拟出信号采集端的触觉信号，为操作者提供触觉层面的反馈，增加远程操作的真实感和沉浸式体验。

触觉包括力触觉、纹理力触觉、热触觉等，目前触觉复现方面已经有一定的研究，但对于复现触觉震动，例如脉搏跳动，并未有有效的实现方法。

因此，有必要提出一种能够复现出皮肤可感的震动触觉信号的方法，提高真实感和实现反馈调节，对复现出的触觉信号进行调节，在医疗和电子产业有较大应用空间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置及方法，实时获取执行前端的传感数据，将传感数据映射转换成振动器的振动幅值和频率，从而反映接触力的大小和方向，为实现穿戴和使用便携性，振动器的控制和驱动采用低功耗小型电路设计，可整体嵌入手套中，使用电池供电，数据通信采用低功耗无线传输方式。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置，包括：手套本体、传感器、振动器、电源模块、主控模块、通信模块和驱动模块；其中，所述传感器获取前端传感数据；所述振动器安装在所述手套本体内；所述传感数据通过所述通信模块传输给所述主控模块；所述主控模块通过所述驱动模块驱动所述振动器振动；所述电源模块分别为所述主控模块和所述驱动模块供电。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，所述振动器至少设置有五个；所述振动器厚度小于或等于2mm，直径小于或等于8mm。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，所述通信模块使用XG-BM02X蓝牙透传模块，所述传感器与所述通信模块无线方式进行连接。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，所述主控模块用于给所述驱动模块提供至少5路独立的驱动信号以及对上位机命令做出响应。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，主控模块的MCU选用STMF030K6T6芯片。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，所述驱动模块用于直接驱动振动器；所述驱动模块选用BDR6122T驱动芯片，所述驱动芯片有两路输入IN1，IN2，通过控制IN1，IN2的状态进行控制所述振动器启停，刹车，并通过所述主控模块输出的PWM调节所述驱动芯片的输出电压进而控制所述振动器的振幅与频率。

优选的，在上述的基于振动阵列的可穿戴式多维力反馈装置中，所述电源模块使用5V锂电池对所述驱动模块供电，并经过AMS-1117电源芯片将电压降至3.3V为所述主控模块与所述通信模块供电。