[发明专利]一种基于超声波聚焦的触觉反馈系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于超声波聚焦的触觉反馈系统及方法，属于触觉反馈领域。系统包括主控制电路、手部位置扫描电路、传感器阵列聚焦电路、超声波传感器阵列，利用超声波阵列，通过扫描方式获得手部位置，系统根据手部位置，确定超声波聚焦点，并计算出阵列各传感器发射超声波的时延，控制各传感器发射超声信号的时刻，实现超声波阵列的聚焦，产生声发射力，该力作用于手部皮肤，产生触觉感觉，系统需用手部皮肤敏感的频率对超声波谐振频率调制产生超声波聚焦信号。本发明通过同一超声波阵列实现手部位置扫描与触觉反馈，能够实现三维空间内的非接触触觉反馈功能。

主权项

一种基于超声波聚焦的触觉反馈系统，其特征在于：包括超声波传感器阵列、手部位置扫描定位电路、主控制电路、传感器阵列聚焦电路，其中：(1)超声波传感器阵列由若干个收发一体的超声波传感器构成，用于实现手部位置扫描和超声波阵列聚焦功能；(2)手部位置扫描电路包括收发控制电路和多点位置提取电路，收发控制电路用于控制超声波传感器的发射和接收；多点位置提取电路用于超声波阵列的位置扫描和位置信息的提取，多点位置提取电路根据超声波传感器发射和接收的时间差，完成手部多点位置信息的提取，确定手部位置；(3)主控制电路主控制电路包括主控制器、信号发生电路、接口电路，所述主控制器根据手部位置信息，确定超声波聚焦点，根据聚焦点，计算出每个超声波传感器发射超声波的时延，将时延送给相应传感器聚焦驱动电路，并产生同步信号，让各通道同步工作，实现多通道超声波聚焦信号的控制，产生超声波聚焦；所述信号发生电路包括正弦波、脉冲波、三角波发生电路以及调制电路，用于产生超声波聚焦信号，调制后的信号由传感器阵列聚焦电路发送出去，实现聚焦，产生手部能够感知的声发射力；(4)传感器阵列聚焦电路用于完成各通道超声波聚焦信号的驱动及发射延时的控制，包括聚焦通道1～N，每个聚焦通道均包括驱动电路、控制器；驱动电路实现对超声波聚焦信号的放大，该部分电路同时也用作手部位置扫描的超声波发射电路，只是发射的信号形式和增益不同。