[发明专利]基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统，其特征在于，所述测量系统，包括：一个上位机中枢控制系统(1)、一个视觉输出模块(2)、一个按压力采集输入模块(3)和一个下位机振动提示模块(4)；

所述上位机中枢控制系统(1)，用于向所述视觉输出模块(2)发送指定的各个手指按压力允许误差范围的控制精度视觉提示；

所述视觉输出模块(2)，用于输出视觉信息提示及反馈，提供用户在所述按压力采集输入模块(3)上施加的指尖按压的力控制输入；

所述按压力采集输入模块(3)，用于将手指按压力的模拟电压信号进行模数转换，转换为以牛顿为单位的数字信号后传送至上位机中枢控制系统(1)；

所述下位机振动提示模块(4)，用于触发用户左右手腕部的振动电机，产生触觉提示；

所述上位机中枢控制系统(1)将采集到的手指按压力的数字信号映射为视觉图像的高度，与所述视觉输出模块(2)的目标参数进行对比判断，并依据判断结果对所述视觉输出模块(2)的视觉信息提示及反馈进行实时调控和反馈；

所述按压力采集输入模块(3)采集的多个手指按压力到达预设条件后，所述上位机中枢控制系统(1)向所述下位机振动提示模块(4)发出指令，触发左右手腕部的振动电机，产生触觉提示；用户根据左右手腕的振动触觉提示，使用相应的多指按压力相位协同控制模式在所述按压力采集输入模块(3)上施加指尖按压的力控制输入；所述上位机中枢控制系统(1)检测到多指按压力大小均到达阈限值时，通过所述视觉输出模块(2)的视觉反馈，提示用户本次测试结束，并存储各个手指按压力控制的反应时间。

2.根据权利要求1所述的一种基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统，其特征在于，所述上位机中枢控制系统(1)，包括：一个手指按压力测试任务模块(5)和一个按压力输入偏差控制模块(6)；

所述手指按压力测试任务模块(5)，用于根据指定的多指按压力协同控制能力测试任务控制所述视觉输出模块(2)的视觉提示形式；

所述按压力输入偏差控制模块(6)，用于读取所述按压力采集输入模块(3)获取的按压力大小信号，判断所采集到的实际按压力输入的大小；各个手指的实际按压力在不同的大小范围内时，所述按压力输入偏差控制模块(6)向所述视觉输出模块(2)发送不同的视觉提示和反馈指令。

3.根据权利要求1所述的一种基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统，其特征在于，所述视觉输出模块(2)包括：一个视觉提示单元(7)和一个反馈输出单元(8)；

所述视觉提示单元(7)，用于呈现在一次测试中指定的目标按压力幅值和容许误差的力控制精度范围，指引用户使用任务手指进行按压力输入交互的目标；

所述反馈输出单元(8)，用于呈现在一次测试中各个手指的实时按压力的大小变化。

4.根据权利要求1所述的一种基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统，其特征在于，所述按压力采集输入模块(3)包括：一个集成按压力测试器件的壳体基座(9)、一个压电式力传感器(10)、一个模拟信号放大器(11)、一个信号集成端子(12)和一个A/D数据采集卡(13)；

单手或双手支撑在所述集成按压力测试器件的壳体基座(9)上，待测的多指在所述压电式力传感器(10)上施加指尖的按压力输入；所述压电式力传感器(10)的输出电压信号变化，经由所述模拟信号放大器(11)放大，输送至信号集成端子(12)；通过所述A/D数据采集卡(13)将模拟电压信号转换为数字信号，按照设定的采样频率进行采集和缓存。

5.根据权利要求1所述的一种基于视触觉的多指按压力相位协同能力测量系统，其特征在于，所述下位机振动提示模块(4)，包括：一个控制电机转速的单片机(14)，一个电机驱动模块(15)和一个左右手腕的振动电机(16)；

所述上位机中枢控制系统(1)检测到多指的按压力已满足预设的按压力控制精度范围和稳定时长要求时，所述视觉输出模块(2)的视觉提示和反馈消失；在所述控制电机转速的单片机(14)上采用PWM方法通过所述电机驱动模块(15)实现对所述左右手腕的振动电机(16)，以振动触觉形式给用户提示需要执行的多指按压力相位协同控制模式。