面向移動(dòng)終端的指套式力觸覺(jué)交互裝置設(shè)計(jì)與3D形狀的力觸覺(jué)再現(xiàn)方法研究.pdf

1、移動(dòng)終端作為迅速發(fā)展的個(gè)人計(jì)算與通信系統(tǒng)，近年來(lái)進(jìn)入智能化發(fā)展的階段。移動(dòng)終端交互方式目前主要集中在視聽覺(jué)交互，能提供的力觸覺(jué)交互有限。將力觸覺(jué)交互技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)終端能夠拓寬移動(dòng)終端的功能和應(yīng)用范圍，擴(kuò)大受眾人群（如視聽障礙者），增強(qiáng)交互臨場(chǎng)感，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。本文針對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)終端力觸覺(jué)交互領(lǐng)域研究的不足，設(shè)計(jì)了一套用于移動(dòng)終端的指套式觸覺(jué)交互系統(tǒng)，包括基于壓電振動(dòng)器陣列的指套式力觸覺(jué)交互裝置，以及適用此裝置的圖像3D形狀

2、再現(xiàn)算法。該系統(tǒng)主要用于移動(dòng)終端的圖像力觸覺(jué)交互，使操作者在使用移動(dòng)終端時(shí)能夠通過(guò)振動(dòng)觸覺(jué)獲得圖像的3D形狀信息。
　　本文的研究重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)在于:(1)研究了壓電振動(dòng)器的振動(dòng)響應(yīng)特性以及人對(duì)壓電振動(dòng)器的主觀感知特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以分別通過(guò)調(diào)節(jié)和調(diào)制驅(qū)動(dòng)電壓幅值，控制壓電振動(dòng)器產(chǎn)生振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)節(jié)奏觸感。(2)利用壓電振動(dòng)器陣列，壓力、姿態(tài)傳感器，設(shè)計(jì)了用于移動(dòng)終端的指套式力觸覺(jué)交互裝置。裝置可以采集交互過(guò)程中手指主動(dòng)按壓力和姿

3、態(tài)信息，反饋振動(dòng)觸覺(jué)用于圖像3D形狀再現(xiàn)。(3)提出了適用于指套裝置的圖像3D形狀再現(xiàn)算法。算法結(jié)合手指主動(dòng)按壓力和接觸位置，提取形狀的梯度和凹凸方向作為形狀特征，以橫向力為表現(xiàn)形式將它們映射到振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)位置上。通過(guò)形狀觸覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了算法的不足，針對(duì)其輸入量、形狀特征參數(shù)和真實(shí)感方面進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)的3D形狀再現(xiàn)算法將滑動(dòng)方向代替主動(dòng)按壓力并增加手指姿態(tài)作為算法輸入量，將接觸點(diǎn)高度、局部梯度和接觸狀態(tài)作為3D形狀特征，并將這些特