面向移動終端的指套式力觸覺交互裝置設計與3D形狀的力觸覺再現(xiàn)方法研究.pdf

1、移動終端作為迅速發(fā)展的個人計算與通信系統(tǒng)，近年來進入智能化發(fā)展的階段。移動終端交互方式目前主要集中在視聽覺交互，能提供的力觸覺交互有限。將力觸覺交互技術應用于移動終端能夠拓寬移動終端的功能和應用范圍，擴大受眾人群（如視聽障礙者），增強交互臨場感，具有廣闊的應用前景和市場價值。本文針對現(xiàn)有移動終端力觸覺交互領域研究的不足，設計了一套用于移動終端的指套式觸覺交互系統(tǒng)，包括基于壓電振動器陣列的指套式力觸覺交互裝置，以及適用此裝置的圖像3D形狀

2、再現(xiàn)算法。該系統(tǒng)主要用于移動終端的圖像力觸覺交互，使操作者在使用移動終端時能夠通過振動觸覺獲得圖像的3D形狀信息。
　　本文的研究重點和創(chuàng)新點在于:(1)研究了壓電振動器的振動響應特性以及人對壓電振動器的主觀感知特性。實驗結果表明可以分別通過調節(jié)和調制驅動電壓幅值，控制壓電振動器產生振動強度和振動節(jié)奏觸感。(2)利用壓電振動器陣列，壓力、姿態(tài)傳感器，設計了用于移動終端的指套式力觸覺交互裝置。裝置可以采集交互過程中手指主動按壓力和姿

3、態(tài)信息，反饋振動觸覺用于圖像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。算法結合手指主動按壓力和接觸位置，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強度和振動位置上。通過形狀觸覺感知實驗，發(fā)現(xiàn)了算法的不足，針對其輸入量、形狀特征參數和真實感方面進行改進。改進的3D形狀再現(xiàn)算法將滑動方向代替主動按壓力并增加手指姿態(tài)作為算法輸入量，將接觸點高度、局部梯度和接觸狀態(tài)作為3D形狀特征，并將這些特