[发明专利]一种应用于移动终端的静电力触觉再现方法和装置

摘要

本发明公开了一种应用于移动终端的静电力触觉再现方法和装置，属于虚拟现实领域，提出了一种凸起几何模型的静电力触觉再现算法和一种凹陷几何模型的静电力触觉再现算法，应用于静电力触觉再现装置中，可明显引起凸起或凹陷的触觉感。同时，本发明公开了一种应用于移动终端的静电力触觉再现装置，主要包括静电力触觉再现交互单元、静电力触觉再现控制单元、红外定位单元以及ARM核心处理单元。本发明的优点在于易于小型化，可以应用于智能手机、平板电脑以及笔记本电脑等移动终端；本发明公开的静电力触觉再现方法，计算复杂度低，特别适合平板电脑、手机等计算能力有限的移动终端，能够获得良好的触觉体验。

主权项

一种应用于移动终端的静电力触觉再现方法，其特征在于包括下列步骤：(1)当手指触摸LCD显示屏时，红外定位单元检测到手指的位置(x，y)，并将此位置信息发送至ARM核心处理单元；(2)ARM核心处理单元首先对LCD显示屏显示的M×N大小图像进行处理(M、N表示图像的像素点)，将此图像灰度化，灰度化矩阵L：L=R+G+B3]]>其中，R、G、B为图像红、绿、蓝颜色分量；然后计算整个M×N大小的图像的平均高度值L‾=1MNΣx=1MΣy=1NL(x,y)]]>最后计算触摸位置(x，y)相对高度值H(x,y)：H(x,y)=k×L(x,y)L‾;]]>其中，k为常系数；(3)判断触摸位置的高度信息，若H(x,y)>H′(x,y)，说明此处为凸起，则采用凸起几何模型的静电力触觉再现算法，若H(x,y)<H′(x,y)，说明此处为凹陷，则采用凹陷几何模型的静电力触觉再现算法；H′(x,y)为前一触摸位置的高度值；(4)采用正弦高度模型分别对凸起和凹陷的几何形状建模：凸起几何模型L⊥：L⊥=Hsinω+H,(-π2<ω≤3π2)]]>凹陷几何模型LΤ：LT=Hsinω+H,(5π2<ω≤9π2)]]>(5)凸起和凹陷的几何模型仅反映了图像的高度信息，实际在静电力触觉再现系统中，表面高度的相对变化量是产生触觉纹理或是轮廓的反馈力的关键，因而对凸起几何模型和凹陷几何模型求导，使其变为梯度模型：凸起梯度模型▿⊥=dL⊥dω=d(Hsinω+H)dω=Hcosω,(-π2<ω≤3π2)]]>凹陷梯度模型▿T=dLTdω=d(Hsinω+H)dω=Hcosω,(5π2<ω≤9π2)]]>(6)利用韦伯‑费希纳静电力触觉模型映射凸起和凹陷梯度模型的驱动电压振幅，其中，韦伯‑费希纳静电力触觉模型：▿=KlgU+A]]>其中，为凸起或凹陷梯度模型，U为静电力触觉再现控制单元的驱动电压的振幅，K和A为常数，A代表静电力触觉系统的最小刺激阈值电压，K和A实际中可采用实验的方法测得；所以，凸起梯度模型对应的驱动电压振幅U⊥：▿⊥=KlgU⊥+A,(-π2<ω≤3π2)]]>U⊥=10▿⊥-AK=10Hcosω-AK,(-π2<ω≤3π2)]]>凹陷梯度模型对应的驱动电压振幅UΤ：▿T=KlgUT+A,(5π2<ω≤9π2)]]>UT=10▿T-AK=10Hcosω-AK,(5π2<ω≤9π2)]]>(7)驱动信号以U⊥和UΤ为振幅，形式采用调幅波，则驱动信号的波形为：V⊥(t)=U⊥(1+macosΩt)cosΩct=10Hcosω-AK(1+macosΩt)cosΩct,(-π2<ω≤3π2)]]>VT(t)=UT(1+macosΩt)cosΩct=10Hcosω-AK(1+macosΩt)cosΩct,(5π2<ω≤9π2)]]>其中，ma为调制系数，取ma＝1，t为时间，Ωc为载波信号频率，取Ωc＝20KHz，Ω为调制信号频率，频率范围20～500Hz，典型值为240Hz；将此凸起模型调制信号形式与凹陷模型调制信号形式根据手指的位置(x，y)，传送至静电力触觉再现控制单元，然后驱动静电力触觉再现交互单元中的静电力触觉再现面板，手指可以产生明显凸起或是凹陷的触觉感。