[发明专利]粗糙触感复现装置及方法和基于粗糙触感复现的网购方法

说明书

本发明公开了一种粗糙触感复现装置及方法及基于粗糙触感复现的网购方法，包括振动马达、承载板、电致伸缩材料、光纤传感器、光纤变送器、监测仪、电源和光源，承载板紧贴振动马达工作表面，电源通过监测仪给振动马达和电致伸缩材料供电，工作时振动马达使承载板振动，电致伸缩材料通电后产生褶皱，该褶皱与承载板的振动复合可以模拟粗糙触感，且可以通过调整供给振动马达及电致伸缩材料的电流强度及电压频率复现不同程度的粗糙触感，并对复现的粗糙触感进行实时监测，与真实的粗糙触感对比后将误差修正，使其更加接近真实触感，实现对粗糙触感的准确复现。

技术领域

本发明涉及触感再现技术领域，具体地说是一种粗糙触感复现装置及方法和基于粗糙触感的网购方法。

背景技术

物体的触感复现对于远程消费购物、改善盲人或视弱者生活以及遥操作机器人领域有重要意义。现如今人们远程选购服装主要是根据眼睛看到的服装图片和一些特性数据，判断其舒适性。因为图片拍摄的角度、光线差异以及服装特性数据无法量化的问题，实际的服装触感往往与主观判断的触感有很大的出入。在日常生活中，盲人或弱视者主要是根据触觉感知周围的环境，通过远程的物体触感复现装置复现远处环境里物体触感，可以改善其生活。在一些特殊情况下，如灾害救援现场、人类极限环境等，需要机器人代替人类完成作业工作，但是控制机器人完成工作的操作精度要求高。而通过复现机器人执行器末端的物体的触感特征，可提高操作人员的控制精度。因此，对物体粗糙等触感的再现研究就显得格外具有意义。

就目前国内外对于物体粗糙触感复现采用的振动法、变摩檫力法、电刺激法来看，振动法通过改变振动元件的振幅和频率，振幅和频率分别对应粗糙感的复现元素，即纹理高度和元素间距，从而复现物体粗糙感，但是复现的触感质感较为单一；变摩擦力法通过时时改变人体与触觉接口接触处的摩擦力大小，复现物体的粗糙感，但仅有切向方向的触觉反馈且需要的接触面积较大；电刺激法通过微弱电流直接刺激皮肤下的触觉感受器，控制电流的大小和频率，模拟生物电流，复现粗糙感，但易引起刺痛感具有一定的危险性，对电流的控制要求严格。现有的物体粗糙触感复现方法比较单一，多以改变力和振动变化为基础。没有结合多种复现方法，没有从改变力和振动变化外的方法上综合地再现物体粗糙触感。

中国专利CN 101819462A公开了一种用于虚拟现实人机交互的基于力/触觉交互设备的力触觉再现系统，根据图像处理方法得到接触点物体纹理的表面高度和动摩擦系数，建立接触力及摩擦力模型模型，最后通过力/触觉交互设备将纹理接触力实时反馈给操作者，实现力触觉表达和再现。

中国专利CN 111338471A公开了一种融合静电力、空气压膜和机械振动的触觉再现方法与装置，根据静电力和空气压膜原理，改变摩擦力，根据机械振动改变法向力反馈，进一步通过建立图像梯度、曲率和高度特征与触觉驱动信号参数之间的映射模型实现物体轮廓、纹理和粗糙度的同时触觉再现。

中国专利 CN 111813259A公开了一种触摸屏用指套式力触觉装置及其反馈控制办法,通过直流电机及压电致动器改变手指指腹法向力、侧向力及振动触觉反馈，能够在触摸屏上再现虚拟物体表面的硬度、摩擦和粗糙度等特征。

上述方法通过改变力和振动变化作为触感复现的基础，但复现的粗糙感有失准确性，也不能实现感知粗糙感的动态变化。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的无法准确复现粗糙触感的技术问题，提供了一种能准确复现粗糙触感的装置及方法及基于粗糙触感的网购方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的粗糙触感复现装置，种粗糙触感复现装置，包括振动马达、承载板、电致伸缩材料、光纤传感器、光纤变送器、监测仪、电源和光源，所述承载板置于振动马达上方并与振动马达的振动点紧贴，所述电致伸缩材料覆盖于承载板上表面，所述光纤传感器和光纤变送器均置于电致伸缩材料内部，所述光纤变送器与光纤传感器相接触，所述光纤变送器采集所述光纤传感器的中心波长数据传入所述监测仪，所述电源经监测仪向所述光纤变送器、振动马达和电致伸缩材料供电，所述承载板配置有用于使光纤传感器受光的光源。