随着计算机世界的发展，许多新兴技术的融合导致了触觉技术的发明。这是一门将触觉应用于人类与计算机互动的科学，它协调运动并使感知成为可能。这篇文章详细介绍了触觉技术，触觉反馈，它是如何工作的，设备的类型，应用，优点和缺点。
什么是触觉技术
Haptic这个词来源于希腊语动词haptesthai，意思是“接触或触摸”。触觉技术给电脑增加了触觉和感觉的意识。这是一种触觉反馈技术，它利用了触觉的灵敏度，可以通过向用户施加力、振动或运动来重现动作。
一种Haptic小工具给人一种与计算机生成的条件接触的感觉，其目标是当接触虚拟物品时，它们看起来是真实的。这种触觉设备与控制系统之间的交流或交互作用被称为“触觉反馈”。
图1 -触觉技术
触觉反馈或触觉信息
触觉技术是通过与控制系统对话的触觉小工具的各种关联来实现的。系统提供的触觉信息或触觉反馈是两类信息的组合:
1.触觉反馈
2.动觉反馈
触觉反馈
它是指当传感器与人体皮肤接触时，即与触觉接触时获得的信息。
动觉反馈
触觉技术中的动觉反馈与通过感觉器官感知身体部位的位置和运动有关。它也指关节和肌肉中的传感器获取的信息。它允许一个人通过感受器感受到与身体接触时施加的力/扭矩。
图2 - (a)触觉反馈(b)触觉技术中的力反馈
触觉设备的类型
触觉设备大致分为两类:
-
- 主动触觉设备
- 被动式触觉设备
主动触觉设备
由计算机控制，通过电子、电气或机械手段向用户提供触觉或力反馈的设备称为主动触觉设备。这些装置配备了主动产生力的执行器。例如《Phantom》、《Cybergrasp》等力反馈设备。
图3 -主动触觉装置
被动式触觉设备
被动触觉设备是人类控制的，这些设备配备了被动致动器，仅对其运动产生扭矩。例如虚拟现实/远程机器人设备，如手套和可穿戴设备，外骨骼等。
图4 -被动触觉装置
触觉技术系统是如何工作的
一个典型的触觉技术系统是由几个子模块组成的，即:
- 触摸屏设备与电容按钮
- 处理器
- 驱动电路
- 致动器
触觉技术系统的输入可能是触摸，按一下触摸屏上的电容按钮。这作为一个输入或触发信号，被发送到触摸屏控制器。设备中的传感器感知施加的力的变化，输入角度的变化，并将信息发送给处理器。
该信息被进一步处理，产生一个波形，该波形可以是模拟的或数字的，作为驱动电路的输入，并给致动器特定的指令，以产生产生振动的模式。这个来自执行器的反馈被反馈给触屏设备作为力反馈。因此，用户可以虚拟地感受到这种力反馈。
图5 -典型的触觉技术系统
触觉技术的应用
触觉技术并没有使任何领域免受其影响。触觉技术的应用包括:
1.游戏行业在视频游戏中广泛使用这种技术。
2.医疗应用使用触觉界面，这是为医疗模拟设计的，有助于远程手术和虚拟医疗培训。
3.它用于军事应用，其中虚拟现实环境被模拟，以提供军事领域的多功能性，包括在虚拟现实环境中的训练。
4.它可以作为盲人和视障人士的辅助技术，让视障人士感受到网络上显示的地图。通过追踪可触摸的数学来源，学习数学也变得更简单。
5.触觉技术被广泛应用于博物馆，在那里展示的无价文物以3D方式可视化，他们的雕塑和装饰艺术收藏的对象通过CD-ROM提供。
6.触觉技术在娱乐、艺术与设计、机器人设计与控制、神经科学、心理物理学、数学建模与仿真等领域有着广泛的应用。
触觉技术的优势
触觉技术的优点是:
- 数字世界是可以体验和感知的。
- 易于访问和用户友好。
- 精度和精密度高。
触觉技术的缺点
触觉技术的缺点包括:
- 涉及复杂的设计，因为触觉设备需要触摸的精度。
- 涉及的初始成本很高。
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