基于SteamVR激光扫描的手指位置检测系统设计

在面向虚拟现实的人机交互系统中,用户的手指位置是系统实现交互命令输入、碰撞检测和力触觉建模的关键参数。以SteamVR激光扫描技术为基础,设计了三维空间中的手指位置检测系统。通过依附于指尖的TS4231芯片获取并转换光学基站(Lighthouse)发射的激光信号,由下位机采集数字信号并通过串口传送至上位机,最终在上位机完成手指与虚拟环境的交互。实验结果表明,所设计系统的相对测量误差低于2%,能够较好地满足手指与虚拟环境的交互要求,对于促进面向自然交互的虚拟现实技术的发展具有重要意义。

面向多点交互的多模态振动反馈触觉再现系统

近年来,多点交互和多模态融合的力触觉再现系统由于能够进一步提高人机交互的真实感,已经成为该领域的研究热点。基于Leap Motion的多手指位置检测模块、振动触觉再现模块、NRF51822蓝牙通信模块、视觉再现模块和CHAI3D构建的虚拟环境等,设计实现了多点自然交互的、触觉和视觉相融合多模态触觉再现系统。为了验证系统的可行性和有效性,开展了虚拟物体轮廓感知实验和立方体放置任务实验。实验结果表明:虚拟物体轮廓感知实验平均识别率为87.9%;相比单一视觉再现模式,视觉和触觉再现融合模式完成相同任务的时间能节省47.7%。所设计的多点交互触觉再现系统,具有成本低、体积小和控制方法简单等优点,为促进多模态人机交互技术的发展和广泛应用奠定了重要基础。

基于电致振动效应的大面积多模态触觉再现系统

因大面积、多模态(力触觉、视觉等)融合的触觉再现终端具有较高的沉浸感和交互真实感,已成为该领域研究热点。基于高压驱动源、ITO导电层、绝缘膜等产生的电致振动效应,结合光学手指位置检测模块以及LCD显示模块,实现了基于摩擦力控制的触觉再现和视觉再现融合的多模态人机系统。通过手指摩擦力等级区分实验和静态场景虚拟物体纹理感知实验,验证了该触觉再现系统的有效性和真实性。