触觉反馈方法与触觉反馈设备与流程

本技术涉及触觉反馈，尤其涉及一种触觉反馈方法与触觉反馈设备。

背景技术：

1、随着技术的发展，人们希望可以在虚拟世界获得更真实的交互体验。目前，大量的虚拟现实交互技术集中在视觉、听觉方面的呈现和增强，对触觉反馈方面的研究和技术实现较少。

2、当前实现触觉再现的方式有直接使皮肤产生形变的机械刺激式和用电流刺激皮肤感受器使人产生触觉的电刺激式。相比于机械刺激式的触觉反馈技术，电刺激式的触觉反馈对于触觉再现更加高效。

3、但是现有电刺激式的触觉反馈方式通常是在简单脉冲波形上调整幅度、频率、脉宽、占空比等参数生成的简单周期性刺激信号，而真实的触感则是由皮肤中多种感受器共同响应产生的。因此现有电刺激式的触觉反馈方式仅能实现简单触觉刺激，而难以实现复杂触感的再现。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种触觉反馈方法，旨在解决现有电刺激式的触觉反馈方法仅能实现简单触觉刺激，而难以实现复杂触感再现的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本技术提供一种触觉反馈方法，应用于触觉反馈设备，触觉反馈方法包括：

3、获取待反馈感知信息，其中待反馈感知信息包括交互动作特征和交互表面特征；

4、根据交互表面特征，从预设触感模型库中选取对应的电流刺激信号模型，其中电流刺激信号模型中具有样本动作特征和样本表面特征与电流刺激信号之间的对应关系；

5、将交互动作特征输入电流刺激信号模型，得到电流刺激信号，并将电流刺激信号通过预设电极阵列发射出去，以对用户进行触觉反馈

6、根据第一方面，在根据交互表面特征，从预设触感模型库中选取对应的电流刺激信号模型，其中电流刺激信号模型中具有样本动作特征和样本表面特征与电流刺激信号之间的对应关系的步骤之前，包括：

7、获取样本触感信息和预设电极阵列的分布特征，其中样本触感信息包括样本动作特征和样本表面特征；

8、将样本表面特征和样本交互特征输入预设感受器响应模型，输出对应的电刺激信号波形；

9、基于电刺激信号波形、样本动作特征和分布特征，构建得到样本表面特征对应的标准刺激信号模型，并将标准刺激信号模型存储至预设触感模型库中。

10、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，在获取样本触感信息和预设电极阵列的分布特征的步骤之前，包括：

11、获取纹理样品的样本表面图像，并将样本表面图像转换成样本灰度图像；

12、对样本灰度图像进行分割，得到各像素区域；

13、根据各像素区域内的色彩强度值，计算得到纹理样品对应的样本纹理高度作为样本表面特征。

14、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，根据交互表面特征，从预设触感模型库中选取对应的电流刺激信号模型，其中电流刺激信号模型中具有样本动作特征和样本表面特征与电流刺激信号之间的对应关系的步骤，包括：

15、将交互表面特征与预设触感模型库中的各样本表面特征进行匹配，获得与交互表面特征相匹配的目标样本表面特征；

16、将目标样本表面特征对应的标准刺激信号模型作为电流刺激信号模型。

17、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，将交互动作特征输入电流刺激信号模型，得到电流刺激信号的步骤，包括：

18、将交互动作特征输入电流刺激信号模型，得到目标刺激波形；

19、获取指定电流强度；

20、根据目标刺激波形和指定电流强度，生成电流刺激信号。

21、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，在获取指定电流强度的步骤之前，包括：

22、响应于用户的触感调节指令，输出对应的预设参考信号；

23、在接收到用户的触感选定指令后，将预设参考信号的电流强度作为指定电流强度。

24、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，触觉反馈方法还包括：

25、获取用户的实时皮肤阻抗和皮肤电流强度，以及电流刺激信号的指定电流强度和初始皮肤阻抗；

26、根据实时皮肤阻抗、皮肤电流强度、指定电流强度和初始皮肤阻抗，计算得到电流调整值；

27、根据电流调整值对电流刺激信号进行调整，获得新的电流刺激信号，并基于新的电流刺激信号通过预设电极阵列对用户进行触觉反馈。

28、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，电流调整值的计算公式如下：

29、△i＝r0*kr*(it-i0)/(rt-r0)+i0；

30、其中，δi为电流调整值，kr是误差系数，i0是指定电流强度，it是皮肤电流强度，r0是初始皮肤阻抗，rt是实时皮肤阻抗。

31、第二方面，本技术提供了一种触觉反馈设备，触觉反馈设备包括触觉反馈电路和预设电极阵列；触觉反馈电路包括电性连接的通讯模组、主控芯片和运算放大电路；

32、通讯模组，用于获取待反馈感知信息，其中待反馈感知信息包括交互动作特征和交互表面特征；

33、主控芯片，用于根据交互表面特征，从预设触感模型库中选取对应的电流刺激信号模型，其中电流刺激信号模型中具有样本动作特征和样本表面特征与电流刺激信号之间的对应关系；

34、主控芯片，还用于将交互动作特征输入电流刺激信号模型，得到电流刺激信号，并将电流刺激信号流经运算放大电路发送至预设电极阵列；

35、预设电极阵列，用于将电流刺激信号发射出去，以对用户进行触觉反馈。

36、根据第二方面预设电极阵列包括发射电极和接收电极，触觉反馈设备还包括电流控制电路，用于获取用户的实时皮肤阻抗和皮肤电流强度；

37、电流控制电路的一端分别通过数模转换器和模数转换器与主控芯片连接；

38、电流控制电路的另一端与接收电极连接，用于接收发射电极发射出的电流刺激信号。

39、根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，电流控制电路由镜像电流源电路和差分放大电路构成；

40、差分放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和采样电阻；

41、采样电阻的一端分别与接收电极和第一电阻的一端连接，采样电阻的另一端分别与第三电阻的一端和镜像电流源电路中第二三极管的集电极连接；

42、第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和运算放大器的同相输入端连接，第二电阻的另一端与偏置电压连接；

43、第三电阻的另一端分别与第四电阻的一端和运算放大器的反相输入端连接，第四电阻的另一端与运算放大器的输出端共端与模数转换器连接；

44、镜像电流源电路包括第一三极管、第二三极管、第五电阻、第六电阻；

45、第一三极管的集电极与数模转换器连接，第一三极管的发射极与第五电阻的一端连接，第一三极管的基极与第二三极管的基极连接；

46、第二三极管的集电极分别与差分放大电路中的第三电阻和采样电阻连接，第二三极管的发射极与第六电阻的一端连接；

47、第五电阻和第六电阻共端接地。

48、根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，发射电极和接收电极设置在同一电极部件上，发射电极和接收电极之间由隔离件进行隔离。

49、根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，发射电极和接收电极设置在不同电极部件上，发射电极和接收电极分别与用户皮肤的不同区域接触。

50、第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储了计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述第一方面或第一方面的可能的实现方式中任一项的触觉反馈方法。

51、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面以及第一方面的任意可能的实现方式中的触觉反馈方法的指令。

52、本技术提出了一种触觉反馈方法与触觉反馈设备，通过获取待反馈感知信息，其中待反馈感知信息包括交互动作特征和交互表面特征；根据交互表面特征，从预设触感模型库中选取对应的电流刺激信号模型，其中电流刺激信号模型中具有样本动作特征和样本表面特征与电流刺激信号之间的对应关系；将交互动作特征输入电流刺激信号模型，得到电流刺激信号，并将电流刺激信号通过预设电极阵列发射出去，以对用户进行触觉反馈由此本技术通过为不同的交互表面分别建立对应的刺激信号模型，从而在将交互动作特征输入交互表面特征对应的电流刺激信号模型之后，输出的电流刺激信号不仅可以反馈出交互动作(如交互的位置、力度、速度等)的触感，还可以反馈出交互表面(如纹理、粗糙度等)的触感，实现了复杂触感的再现，有效提高了对于触觉反馈的真实性。