【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人机双向交互，具体而言，涉及一种融合多反馈信息的交互训练控制系统及方法。
技术介绍
1、目前的机器人大多存在控制策略单一、运动协调性差、缺乏感知交互功能等问题。当使用者遥操作机器人，或机器人操作部处于狭窄、封闭等特殊空间时，使用者无法直接感知机器人的作业状况，只能通过目视或位于操作部上的机器视觉设备进行辅助操作。但对于高精度、高性能的作业要求，需要使用者具有丰富经验与交互操作能力，因此，如何融合多感觉反馈信息，实现人机交互系统的交互训练与控制性能增强就尤为必要。
2、当前的人机交互控制技术主要体现在人对机器装置的意图解码与控制
，而机器人与使用者之间的交互反馈仍然没有突破性进展。现有技术还没有基于多感觉融合反馈信号实现人机交互训练和控制性能增强相结合的系统。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是如何提高使用者对人机交互控制系统的控制精度。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种融合多反馈信息的交互训练控制系统，包括信息处理模块、信息获取模块、训练模块和多感觉融合反馈模块；
3、所述信息处理模块用于对预设训练任务的场景中的虚拟物体的特征进行量化，获得特征指标，根据所述特征指标确定所述训练模块交互所需的虚拟物体反馈数据，其中，所述特征指标包括粗糙度、表面纹理和软硬度，所述虚拟物体反馈数据用于在训练时模拟所述预设训练任务中的所述虚拟物体在受到力时的状态；
4、所述信息获取模块与所述训练模块通信连接，所述信息获取模块用
5、所述多感觉融合反馈模块用于根据所述力学数据信息和所述虚拟物体反馈数据输出视觉反馈信号、听觉反馈信号和触觉反馈信号的一种或多种。
6、相对于现有技术，本专利技术通过根据信息处理模块确定预设训练任务中的虚拟物体的特征，用于在训练时模拟所要训练的目标物体的物理特征，在使用者通过交互模块对训练系统施加力时，可以根据物理特征获得反馈给使用者的反馈信息，帮助使用者感受训练任务、感受目标虚拟/实际物体的特征。在训练时，先根据信息获取模块获取训练模块受到使用者施加的交互力，然后对量化后的虚拟物体(物理)特征或预设任务场景的映射特征进行处理，根据交互力确定向使用者触发的反作用力，获取虚拟物体的物理特征，使模拟更真实。在此基础上，为实现使用者与训练控制系统更好的交互，通过听觉、视觉和触觉信号以一定的融合方式向使用者反馈，可以增加使用者的有效感知精度，从而更好地与人机交互训练控制系统交互。
7、可选地，所述训练模块还用于在受到所述交互力时，基于所述虚拟物体反馈数据产生主动反馈力，所述主动反馈力用于通过所述训练模块传递所述虚拟物体的所述特征指标，其中，所述主动反馈力的力学特征通过所述信息处理模块根据所述交互力和所述虚拟物体反馈数据确定。
8、可选地，所述训练模块包括交互单元和机电单元，所述交互单元包括交互部和至少一个关节，所述交互单元用于随所述交互力改变所处状态，所述机电单元与所述信息处理模块通信连接，用于根据所述信息处理模块传递来的信息输出所述主动反馈力。
9、可选地，所述信息获取模块包括力传感器和位置传感器，所述力学数据信息包括交互力数据、位移数据和位置数据。
10、可选地，所述多感觉融合反馈模块包括刺激编码系统，所述刺激编码系统用于根据所述力学数据信息的数值和所述虚拟物体反馈数据，通过预设的刺激映射规则输出所述触觉反馈信号，其中，所述触觉反馈信号包括机械刺激反馈信号和电刺激反馈信号。
11、可选地，所述多感觉融合反馈模块还包括近眼显示器，所述近眼显示器用于通过几何图形形成所述视觉反馈信号，所述几何图形的外观特征与所述力学数据信息的所述数值具有映射关系，所述外观特征包括形状、大小和颜色。
12、可选地，所述多感觉融合反馈模块还包括扬声器，所述扬声器用于当所述力学数据信息的数值处于预设区间时，根据预设的听觉反馈规则和所述力学数据信息的数值确定所述听觉反馈信号，其中，基于所述力学数据信息和所述虚拟物体反馈数据确定所述预设区间。
13、另一方面，本专利技术还提出一种融合多反馈信息的交互训练控制方法，应用于如上所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，所述融合多反馈信息的交互训练控制方法包括：
14、确定预设训练任务；
15、对所述预设训练任务中虚拟物体的特征进行量化，获得所述虚拟物体的特征指标；
16、获取交互力信息；
17、根据所述特征指标和所述交互力信息的数值确定反馈参数，其中，所述反馈参数包括主动反馈力、触觉反馈信号、视觉反馈信号和听觉反馈信号的至少一种。
18、可选地，在所述在获取到交互力信息后，输出主动反馈力之后，还包括：
19、判断所述数值的大小是否满足预设区间；
20、若满足所述预设区间，则根据所述数值切换训练任务。
21、可选地，在所述根据所述特征指标和所述交互力信息的数值确定反馈参数之前，还包括：
22、建立触觉信号映射规则、视觉信号映射规则和听觉信号映射规则；
23、所述触觉信号映射规则用于根据所述反馈信号确定电触觉反馈和机械触觉反馈的至少一种，所述触觉反馈包括触觉反馈频率、触觉反馈强度和反馈点位；
24、所述视觉信号映射规则用于根据所述反馈信号确定视觉信号反馈，所述视觉信号反馈包括反馈颜色、视觉反馈面积和视觉反馈形状；
25、所述听觉信号映射规则用于根据所述反馈信号确定听觉信号反馈，所述听觉信号反馈包括听觉反馈音调、听觉反馈响度和听觉反馈音色。
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1.一种融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，包括信息处理模块、信息获取模块、训练模块和多感觉融合反馈模块；
2.根据权利要求1所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述训练模块还用于在受到所述交互力时，基于所述虚拟物体反馈数据产生主动反馈力，所述主动反馈力用于通过所述训练模块传递所述虚拟物体的所述特征指标，其中，所述主动反馈力的力学特征通过所述信息处理模块根据所述交互力和所述虚拟物体反馈数据确定。
3.根据权利要求2所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述训练模块包括交互单元和机电单元，所述交互单元包括交互部和至少一个关节，所述交互单元用于随所述交互力改变所处状态，所述机电单元与所述信息处理模块通信连接，用于根据所述信息处理模块传递来的信息输出所述主动反馈力。
4.根据权利要求3所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述信息获取模块包括力传感器和位置传感器，所述力学数据信息包括交互力数据、位移数据和位置数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其
6.根据权利要求5所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述多感觉融合反馈模块还包括近眼显示器，所述近眼显示器用于通过几何图形形成所述视觉反馈信号，所述几何图形的外观特征与所述力学数据信息的所述数值具有映射关系，所述外观特征包括形状、大小和颜色。
7.根据权利要求5所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述多感觉融合反馈模块还包括扬声器，所述扬声器用于当所述力学数据信息的数值处于预设区间时，根据预设的听觉反馈规则和所述力学数据信息的数值确定所述听觉反馈信号，其中，基于所述力学数据信息和所述虚拟物体反馈数据确定所述预设区间。
8.一种融合多反馈信息的交互训练控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，所述融合多反馈信息的交互训练控制方法包括：
9.根据权利要求8所述的融合多反馈信息的交互训练控制方法，其特征在于，在所述在获取到所述交互力信息后，输出主动反馈力之后，还包括：
10.根据权利要求8所述的融合多反馈信息的交互训练控制方法，其特征在于，在所述根据所述特征指标和所述交互力信息的数值确定反馈参数之前，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，包括信息处理模块、信息获取模块、训练模块和多感觉融合反馈模块；
2.根据权利要求1所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述训练模块还用于在受到所述交互力时，基于所述虚拟物体反馈数据产生主动反馈力，所述主动反馈力用于通过所述训练模块传递所述虚拟物体的所述特征指标，其中，所述主动反馈力的力学特征通过所述信息处理模块根据所述交互力和所述虚拟物体反馈数据确定。
3.根据权利要求2所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述训练模块包括交互单元和机电单元，所述交互单元包括交互部和至少一个关节，所述交互单元用于随所述交互力改变所处状态，所述机电单元与所述信息处理模块通信连接，用于根据所述信息处理模块传递来的信息输出所述主动反馈力。
4.根据权利要求3所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述信息获取模块包括力传感器和位置传感器，所述力学数据信息包括交互力数据、位移数据和位置数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的融合多反馈信息的交互训练控制系统，其特征在于，所述多感觉融合反馈模块包括刺激编码系统，所述刺激编码系统用于根据所述力学数据信息的数值和所述虚拟物体反馈数据，通过预设的刺激映射规则输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴国鸿，张佳楫，左国坤，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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