面向移動終端的指套式力觸覺交互裝置設(shè)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(jìn)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(shù)應(yīng)用于移動終端能夠拓寬移動終端的功能和應(yīng)用范圍，擴(kuò)大受眾人群（如視聽障礙者），增強交互臨場感，具有廣闊的應(yīng)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(lǐng)域研究的不足，設(shè)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(yīng)特性以及人對壓電振動器的主觀感知特性。實驗結(jié)果表明可以分別通過調(diào)節(jié)和調(diào)制驅(qū)動電壓幅值，控制壓電振動器產(chǎn)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(shè)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(jié)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(shù)和真實感方面進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)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