[发明专利]用于物理人机交互当中的现实触觉的气动模拟方法

摘要

本发明涉及一种用于物理人机交互当中的现实触觉的气动模拟方法，利用能够紧贴皮肤的具有大弹性模量的硅胶层为底层，在可弹性变形硅胶层间相关特定位置固定着小型气囊，之后可通过高压气体通过气管来实现气囊的快速充、放气，来实现期望目的位置感受到的触感压力；同时通过固定在其上的柔性压力传感器来测量当时由于气囊充气导致的皮肤表面所承受的压强，并对比于当前真实情况下被贴合人体在该位点所本应承受的压强，来反馈调节气囊充气体积与速度，以使所感受到压强达到目标压强，从而实现模拟真实触觉感受，达到实现物理人机交互的效果。

主权项

1.一种用于物理人机交互当中的现实触觉的气动模拟方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在触觉虚拟位置上放置压力传感器，压力传感器上放置气囊，气囊上设置快速充放气通道和微流量充放气通道，每个通道连接一个气泵；将压力传感器、气囊和通道作为一个整体设备，使整体设备与触觉虚拟位置紧密贴合；步骤2：通过压力传感器测量当前触觉虚拟位置上所受到的压力Fn，根据触觉虚拟位置所需承受的压强Pr计算对应所需承受的压力Fr，在压力和气囊体积的对应图中查找压力Fn与Fr分别对应的体积Vn与Vr，然后将两个体积作差得到ΔV1；所述压力和气囊体积的的对应图是根据先验得到；步骤3：打开快速充放气通道连接的气泵开关，使其处于开放状态，以速度充入或吸出气体，使其达到期望的ΔV₁，通过压力传感器测量此时触觉虚拟位置上所受到的压力F_n′；步骤4：在压力和气囊体积的对应图中查找压力Fn′与Fr分别对应的体积Vn′与Vr，然后将两个体积作差得到εV1′，以进行后续精度调节；步骤5：打开微流量充放气通道连接的气泵开关，使其处于开放状态，根据当前体积微小偏差εV₁′，进行微气囊的调节，气泵以速度充或抽气，使其达到期望的εV₁′，通过压力传感器测量此时触觉虚拟位置上所受到的压力F_n″；步骤6：将Fn″和Fr作差得到压力误差ΔF，将压力误差ΔF换算至触觉虚拟位置所承受的压强误差，若当前误差|ΔP|≤0.1kPa，则调节结束；否则将重复步骤4～6。