[发明专利]一种基于伺服机构的主动力触觉反馈系统及其工作方法

摘要

本发明公开一种基于伺服机构的主动力触觉反馈系统及其工作方法，由计算机、运动跟踪传感器和力触觉反馈机构及其控制器组成。通过运动跟踪传感器实时采集手部运动数据，送入计算机，进行虚拟环境中手部与工具或控件的碰撞检测。手部未与工具或控件接触时，计算机进行手部运动轨迹预测和运动规划，驱动力触觉反馈机构进行伺服运动；手部对工具或控件进行操作时，力触觉反馈机构末端带动相应工具或控件至手部操作的目标位置，提供触觉反馈，同时计算机进行实时碰撞响应和力觉生成，驱动力触觉反馈机构输出力，提供主动力觉反馈。该系统可提高虚拟现实系统的沉浸感和交互性，且体积较小、灵活性较强，可应用于虚拟手术、虚拟驾驶等领域。

主权项

一种基于伺服机构的主动力/触觉反馈系统及其工作方法，由计算机、运动跟踪传感器和力/触觉反馈机构及其控制器组成，其特征在于：由运动跟踪传感器采集手部运动数据；计算机由力觉渲染计算机、运动预测计算机和运动规划计算机三台计算机组成，力觉渲染计算机用于手部位姿计算、碰撞检测和手部进行操作时的实时碰撞响应与力觉生成，运动预测计算机用于手部与工具或控件接触前的手部运动轨迹预测，运动规划计算机用于手部与工具或控件接触前的力/触觉反馈机构运动规划；由控制器驱动力/触觉反馈机构运动；力/触觉反馈机构由机械臂和滑轨组合而成，机械臂底座安装于滑轨之上，机械臂末端执行器上带有工具或控件，工具或控件种类根据不同应用进行更换，由力/触觉反馈机构为用户提供力/触觉反馈；应用时，力/触觉反馈机构置于用户面前，且其工作空间与用户手部的运动范围有交集。