【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自适应多点静电力触觉再现装置及方法。
技术介绍
触觉再现在人机交互和虚拟现实中都扮演着非常重要的角色，可以提供更真实的沉浸感，使用户的感受得到大幅度的提升。结合触觉感受，可以使虚拟现实变得更为自然，提高系统的稳定性和可靠性。目前，国内外有着多种触觉再现解决方案，如基于机械振动的触觉再现，基于磁悬浮的触觉再现以及基于静电力的触觉再现等。基于机械振动的触觉再现是利用实际的机械振动来模拟触觉感受，可以实现较高的作用力输出和再现刚度，能够满足纹理再现所需的高精度，但功耗比较大且机械结构复杂昂贵。基于磁悬浮的触觉再现是通过磁悬浮技术来施加方向力和力矩，再现的触觉精度高，但是实现触觉的设备笨重，难以在移动终端设备上应用。基于静电力的触觉再现技术是通过给覆盖有绝缘层的导电极板施加不同的驱动信号来产生不同触觉感受的技术。基于电触觉技术的研究是国际上研究触觉反馈的一大热点，属于前沿技术。与其他几种触觉再现解决方案相比，基于静电力的触觉再现有以下几方面的优势：1、工作过程中驱动信号的电压高但是电流很小，系统功耗很低。2、绝缘层和皮肤上感应电荷之间的作用力来使皮肤变形，没有机械移动，基本上没有噪声。3、只有移动的手指才能感受到触觉力，系统中同一时刻只有一个手指移动时，可以实现多点交互。4、装置尺寸小，结构简单，可以在移动终端设备上应用。静电力触觉再现作为一种优点突出的触觉再现技术，一直受到关注...
【技术保护点】
一种应用阻抗检测的自适应多点静电力触觉再现装置，其特征在于包括：静电力控制器，包括处理器，处理器控制数模转换器输出模拟波形，使用有源低通滤波器对波形进行平滑处理，利用数模转换器参考电压加波形的形式控制输出波形的幅度；此外，还包括电源模块、存储器、编程接口、晶振、以及相应的接口组件，用于保证处理器的正常运行；信号驱动单元，由集成运算放大器，射极跟随器电路以及晶体管放大电路构成，用于放大输出波形的幅度；集成运算放大器接成同相比例放大电路的形式，将输入电压等比例的放大，通过射极跟随器提高电路的负载能力，最后通过两级级联的晶体管放大电路将波形幅度进一步提高；阻抗检测单元，包括交流电流源、信号拾取器、信号放大器、信号解调器、模数转换器以及阻抗信号分析处理器，用于测量用户和地之间的阻抗，从而改变驱动信号的幅度、载波频率以及直流偏置电压等相关参数来保持触觉感受的一致；触觉再现屏，包括玻璃底板、透明导电极板阵列和透明绝缘膜，用于实现多点触觉反馈；处理器将触觉再现驱动信号加载到触觉再现屏上，滑动的多个手指上感应出不同分布的电荷，电荷之间的库仑力导致皮肤发生形变，从而使不同手指感受到不同的触觉感受。
【技术特征摘要】
1.一种应用阻抗检测的自适应多点静电力触觉再现装置，其特征在于包括：
静电力控制器，包括处理器，处理器控制数模转换器输出模拟波形，使用有源
低通滤波器对波形进行平滑处理，利用数模转换器参考电压加波形的形式控制输出
波形的幅度；此外，还包括电源模块、存储器、编程接口、晶振、以及相应的接口
组件，用于保证处理器的正常运行；
信号驱动单元，由集成运算放大器，射极跟随器电路以及晶体管放大电路构成，
用于放大输出波形的幅度；集成运算放大器接成同相比例放大电路的形式，将输入
电压等比例的放大，通过射极跟随器提高电路的负载能力，最后通过两级级联的晶
体管放大电路将波形幅度进一步提高；
阻抗检测单元，包括交流电流源、信号拾取器、信号放大器、信号解调器、模
数转换器以及阻抗信号分析处理器，用于测量用户和地之间的阻抗，从而改变驱动
信号的幅度、载波频率以及直流偏置电压等相关参数来保持触觉感受的一致；
触觉再现屏，包括玻璃底板、透明导电极板阵列和透明绝缘膜，用于实现多点
触觉反馈；处理器将触觉再现驱动信号加载到触觉再现屏上，滑动的多个手指上感
应出不同分布的电荷，电荷之间的库仑力导致皮肤发生形变，从而使不同手指感受
到不同的触觉感受。
2.根据权利要求1所述的一种应用阻抗检测的自适应多点静电力触觉再现装
置，其特征在于，静电力控制器将不同波形的波形数据存储在存储器中，核心处理
器将波形数据送给数模转换器，利用直接数字频率合成技术输出模拟波形。
3.一种应用阻抗检测的自适应多点静电力触觉再现方法，其特征在于包括下列
步骤：
1)阻抗检测单元采用频率扫描的方式检测系统的阻抗，反馈给核心处理器；核
心处理器建立频率与阻抗值的对应表；
2)核心处理器根据频率阻抗对应表利用波形产生电路及信号驱动单元生成相
应参数的驱动波形；
3)利用地址扫描的方式将生成的驱动波形加载...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕学智，董杨瑞，孙晓颖，王庆龙，吴赛文，王婷婷，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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