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《人機(jī)交互中的力_觸覺(jué)設(shè)備進(jìn)展綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、·14·工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置2007年第2期人機(jī)交互中的力/觸覺(jué)設(shè)備進(jìn)展綜述王愛(ài)民,戴金橋(東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程系,江蘇南京210096)摘要:在虛擬現(xiàn)實(shí)和遙操作系統(tǒng)中,力/觸覺(jué)接口是非常重要的人機(jī)交互設(shè)備。目前的力覺(jué)裝置有外骨骼和固定設(shè)備、數(shù)據(jù)手套和穿戴設(shè)備、點(diǎn)交互設(shè)備和專用設(shè)備等,這些力覺(jué)裝置中采用氣動(dòng)、液壓、電機(jī)或磁場(chǎng)等驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式力反饋居多,也有基于液體智能材料的被動(dòng)式力覺(jué)反饋。觸覺(jué)的實(shí)現(xiàn)方法主要有由電磁(螺線管、發(fā)聲線圈)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械振動(dòng),壓電晶體、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的探針陣列,氣動(dòng)系統(tǒng),熱力泵(塞貝克效應(yīng))系統(tǒng)等。關(guān)鍵詞:力/觸覺(jué)再現(xiàn);力/觸覺(jué)裝
2、置;虛擬現(xiàn)實(shí);臨場(chǎng)感+中圖分類(lèi)號(hào):TP242161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-0682(2007)02-0014-05Theadvancementofhapticdevicesinman2machineinteractionWANGAi2min,DAIJin2qiao(InstrumentScience&EngineeringDeptofSoutheastUniversity,JiangsuNanjing210096,China)Abstract:Hapticinterfacesareofimportanceinvirtualrealityandte
3、lepresecesystem.Mostcurrentforcefeedbackdevices,suchasexoskeletonsandstationarydevices,glovesandwearabledevices,point2sourcesandspecifictaskdevicesandsoon,areactivedevicesactuatedbyapneumaticsystem,hydraulicsystem,motorsormagneticfield.SomeofthesedevicesarebasedonERFs/MRFs.Fromthe
4、technologicalpointofview,thetactilestimulationcanbedonebysolutionsbasedonmechanicalneedlesactuatedbye2lectromagnetictechniques(solenoids,voicecoils),piezoelectriccrystals,shapememoryalloys,pneumaticsystemsandheatpumpsystemsbasedonPeltiermodules.Keywords:hapticfeedback;hapticdevice
5、s;virtualreality;telepresence供視覺(jué)圖像信息,操作者不能從中獲得真實(shí)的感受。0引言2002年MarcOErnst在《nature》中指出人的視覺(jué)偏[2]隨著遙科學(xué)的發(fā)展,對(duì)遙操作機(jī)器人的控制精差直接依賴于力/觸覺(jué)信息的修正。遙操作和虛度、穩(wěn)定性和透明性以及機(jī)器人操作的復(fù)雜性提出擬操作的研究還表明,力/觸覺(jué)信息的反饋可以極大了越來(lái)越高的要求。雖然全自主機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)提高精細(xì)作業(yè)任務(wù)的效率和精度,如對(duì)插銷(xiāo)入孔操者追求的目標(biāo),但由于全自主智能機(jī)器人短期內(nèi)在作的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,提供操作者力/觸覺(jué)反饋信息比機(jī)構(gòu)、控制、傳感和人工智能等支撐
6、技術(shù)上發(fā)展不成[3]僅有圖像顯示可以使任務(wù)完成時(shí)間縮短近一半。熟而難以實(shí)現(xiàn),因此基于交互方式的遙操作機(jī)器人文章將綜述當(dāng)前力/觸覺(jué)的發(fā)展?fàn)顩r,介紹力/仍然是目前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間中研究的重點(diǎn)和熱觸覺(jué)的概念和應(yīng)用,回顧力/觸覺(jué)設(shè)計(jì)的研究和發(fā)點(diǎn)。展,對(duì)力/觸的發(fā)展進(jìn)行展望。對(duì)人類(lèi)獲取信息能力的研究表明,力/觸覺(jué)是除視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)之外最重要的感覺(jué),當(dāng)機(jī)器人與環(huán)境相1力/觸覺(jué)系統(tǒng)互作用時(shí),比如組裝工件、插銷(xiāo)入孔等,如果僅僅提力/觸覺(jué)設(shè)備是刺激人的力/觸覺(jué)的人機(jī)接口裝置,人的力/觸覺(jué)包括肌肉運(yùn)動(dòng)覺(jué)(力、運(yùn)動(dòng))和觸覺(jué)收稿日期:2006-06-12(接觸、刺激),力覺(jué)設(shè)備能夠
7、盡可能真實(shí)地再現(xiàn)遠(yuǎn)基金項(xiàng)目:國(guó)家重大基礎(chǔ)研究973項(xiàng)目資助(2002CB312102);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(60675047)程或虛擬環(huán)境中的硬度、重量和慣量信息,而觸覺(jué)設(shè)作者簡(jiǎn)介:王愛(ài)民(1968-),男,副教授,博士生,主要從事機(jī)器備能夠再生真實(shí)的觸覺(jué)要素,如紋理、粗糙度和形狀人力/觸覺(jué)、測(cè)控技術(shù)和智能系統(tǒng)方面的研究。等。2007年第2期工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置·15·在虛擬現(xiàn)實(shí)和遙操作系統(tǒng)中,研制出能夠精確CyberGrasp,由兩部分組成,一部分是數(shù)據(jù)手套,另地反饋大范圍力/觸覺(jué)信息的設(shè)備是至關(guān)重要的,例一部分是外骨骼結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)手套能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出如
8、外科手術(shù)中,外科醫(yī)生能夠感覺(jué)到不同肌體組織手的姿態(tài),力反饋信息由安
