CN103019371A - 触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法 - Google Patents

触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103019371A
CN103019371A CN2012101380117A CN201210138011A CN103019371A CN 103019371 A CN103019371 A CN 103019371A CN 2012101380117 A CN2012101380117 A CN 2012101380117A CN 201210138011 A CN201210138011 A CN 201210138011A CN 103019371 A CN103019371 A CN 103019371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
driver element
haptic feedback
height
motor drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101380117A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103019371B (zh
Inventor
李亨圭
朴浚我
任洙澈
韩承周
李宝蓝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN103019371A publication Critical patent/CN103019371A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103019371B publication Critical patent/CN103019371B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

提供一种触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作所述触觉反馈设备的方法。所述触觉反馈设备可检测用户手指触摸盘单元，基于传感器产生的信号确定盘单元被支撑的高度，通过控制N个驱动单元来支撑盘单元的下部，以将盘单元设置在确定的高度，由此将传感器感测的力提供给触摸盘单元的用户手指。

Description

触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法
本申请要求于2011年9月20日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0094501号韩国专利申请的优先权权益，其公开通过引用包含于此。
技术领域
下面描述的示例性实施例涉及能够通过反馈感测的力来直观地识别从用户手指反馈的力的技术。
背景技术
对于触觉反馈的研究正被积极开展作为用于感觉力的技术，即，触觉感测。触觉反馈指的是，人工产生和传送当实际控制人的手或手臂上的对象以直观地控制例如虚拟空间中的对象或远距离处的机器人时所感到的感觉。例如，当人使用专门设计的装置(例如控制杆)来控制虚拟空间中的对象或远距离处的机器人时，触觉反馈设备可通过调节在控制所述装置时所感觉到的负载的大小的方式来提供反馈。
在人体部位中，由于触觉感测的相对大的一部分分布在手指中，所以用户使用手指按照精细的方式控制对象，并且容易识别控制对象所需的力的强度。因此，为了使用机器人按照精细的方式控制对象，需要这样一种技术，该技术将施加到机器人的手指的力或机器人施加到对象的力传递到用户的手指，并且使得用户能够直观地识别所述力，由此基于识别的力对用于控制机器人的力进行控制。
发明内容
通过提供一种触觉反馈设备来实现上述和/或其它方面，所述触觉反馈设备包括：盘单元，被用户手指触摸；N个驱动单元，支撑盘单元的下部；控制单元，基于传感器产生的信号确定所述N个驱动单元支撑盘单元的高度，N是自然数。
所述N个驱动单元可与N个充气气球驱动单元对应，所述N个充气气球驱动单元利用气压支撑盘单元。在这种情况下，控制单元可基于传感器产生的信号控制提供给所述N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量。
所述N个充气气球驱动单元中的每个可通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个利用与提供的空气的量对应的相应气压支撑盘单元，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
所述N个驱动单元可与N个电机驱动单元对应，所述N个电机驱动单元使用响应于施加的脉冲而运动的驱动轴来支撑盘单元，在这种情况下，控制单元可基于传感器产生的信号控制施加给所述N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度。
所述N个电机驱动单元中的每个可通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲的强度使驱动轴运动，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
触觉反馈设备还可包括：盘恢复单元，设置在盘单元和所述N个驱动单元之间，以将根据盘单元被支撑的高度形成的盘单元的倾斜度保持在预定范围内。
触觉反馈设备还可包括：引导构件，固定用户手指触摸盘单元的角度或高度。
还通过提供一种触觉反馈方法来实现上述和/或其它方面，所述方法包括：检测用户手指触摸盘单元；基于传感器产生的信号确定盘单元被支撑的高度；通过控制N个驱动单元来支撑盘单元的下部，以将盘单元设置在确定的高度。
还通过提供一种触觉反馈系统来实现上述和/或其它方面，所述触觉反馈系统包括触觉反馈设备和包括机器人。触觉反馈设备包括：盘单元，被用户手指触摸；N个驱动单元，支撑盘单元的下部；控制单元，基于传感器产生的信号确定所述N个驱动单元支撑盘单元的高度。所述触觉反馈设备应用于所述机器人。
所述N个驱动单元可与N个充气气球驱动单元对应，所述N个充气气球驱动单元利用气压支撑盘单元。在这种情况下，控制单元可基于传感器产生的信号控制提供给所述N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量。
所述N个驱动单元可与N个电机驱动单元对应，所述N个电机驱动单元中的每个使用响应于施加的脉冲而运动的驱动轴来支撑盘单元。在这种情况下，控制单元可基于传感器产生的信号控制施加给所述N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度。
所述N个电机驱动单元中的每个可通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲使驱动轴运动，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
示例性的实施例可包括一种触觉反馈设备，所述触觉反馈设备可基于传感器产生的信号调节盘单元被支撑的高度，并且可调节盘单元的高度、倾斜方向或倾斜程度，由此通过触摸盘单元的用户手指来直观地识别由传感器感测的力。
因此，触觉反馈设备可被应用于机器人(例如，控制例如人体或对象的敏感组织的外科手术机器人)。触觉反馈设备还可将机器人的端部触摸组织的力传递给用户，并且可使得用户能够基于传递的力按照精细的方式对用于控制机器人的力进行控制，由此提高使用机器人的任务的效率和安全。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行描述，这些和/或其它方面将变得清楚并更易于被理解，其中：
图1示出了根据示例性实施例的触觉反馈设备的结构；
图2示出了根据示例性实施例的触觉反馈设备中的盘单元的透视图；
图3示出了根据示例性实施例的触觉反馈设备的俯视图；
图4示出了图3中的触觉反馈设备的截面图；
图5示出了根据另一示例性实施例的触觉反馈设备的俯视图；
图6示出了图5中的触觉反馈设备的截面图；
图7示出了图5中的触觉反馈设备的另一截面图；
图8示出了根据另一示例性实施例的触觉反馈设备的透视图；
图9示出了图8中的触觉反馈设备的截面图；
图10示出了根据示例性实施例的用于操作触觉反馈设备的方法。
具体实施方式
现在将详细描述实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。下面通过参照附图来描述实施例以解释本公开。
图1示出了根据示例性实施例的触觉反馈设备的结构。
参照图1，触觉反馈设备100可包括盘单元101、盘恢复单元103、驱动单元105和控制单元107，驱动单元105包括弹性构件109。触觉反馈设备100还可包括用于固定盘单元101的角度或高度的引导构件111。
盘单元101可与用户手指触摸的部分对应，并且可按照例如板的形式布置在触觉反馈设备100的上侧。盘单元101可通过基于驱动单元105针对每个径向对称点调节的高度来调节盘单元101的高度、倾斜方向或倾斜程度，从而将传感器感测的力传递到用户手指。在这种情况下，由于盘单元101可沿着x、y、z方向运动或旋转，所以可提供三自由度(3DOF)运动。
盘单元101可在盘单元101的表面上形成各种图案，以改善对于触摸盘单元101的手指的触觉反馈的效果。
盘恢复单元103可对应于例如弹簧，并且可被连接到盘单元101以及触觉反馈设备100的上侧。即，盘恢复单元103可被布置在盘单元101和驱动单元105之间，以保持根据盘单元被支撑的高度而形成的盘单元101的倾斜度，从而保持在预定角度范围内。
当驱动单元105降低盘单元101被支撑的高度并且由驱动单元105支撑盘单元101的力被耗尽时，盘恢复单元103可根据盘恢复单元103的特性将盘单元101的倾斜度调整为原始倾斜度，由此将盘单元101的倾斜度恢复为原始状态。这里，可使用金属板或弹性材料(例如橡胶)将盘恢复单元103形成为薄的，并且可按照各种图案形成盘恢复单元103。
可设置N个驱动单元作为驱动单元105，并且N个驱动单元可被布置在盘单元101下方以支撑盘单元101的下部。这里，N可以是自然数。例如，N个驱动单元可与N个充气气球驱动单元对应，N个充气气球驱动单元可利用气压支撑盘单元101。在这种情况下，N个充气气球驱动单元中的每个充气气球单元可通过针对基于盘单元101的中心指定的N个径向对称点中的每个利用与提供的空气量对应的各个气压来支撑盘单元101，来调节盘单元101在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
驱动单元105可对应于电机驱动单元，该电机驱动单元使用响应于施加的脉冲而运动的驱动轴来支撑盘单元101的下部。即，电机驱动单元可通过根据施加的脉冲的强度使驱动轴向上和向下运动，来调节盘单元101被支撑的高度。当可设置N个电机驱动单元作为驱动单元105时，N个电机驱动单元中的每个可通过针对基于盘单元101的中心指定的N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲的强度使驱动轴运动，来调节盘单元101在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。电机驱动单元可与例如按照螺线管的形式设置的磁驱动装置对应。
电机驱动单元可包括三角形支架，三角形支架将响应于施加的脉冲而形成的水平方向的推力转换为竖直方向的推力，并且将方向被转换为竖直方向的推力传递到驱动轴。即，当电机驱动单元根据施加的脉冲的强度使三角形支架沿着向右和向左方向(即，沿着水平方向)运动时，连接到三角形支架的驱动轴可沿着向上和向下方向(即，沿着竖直方向)运动，并且可支撑盘单元101的下部。
在这种情况下，三角形支架可通过根据施加的推力调节倾斜面与驱动轴接触的部分，来使驱动轴沿着向上和向下方向运动，由此调节盘单元101被支撑的高度。针对基于盘单元101的中心指定的N个径向对称点中的每一个，包括三角形支架的N个电机驱动单元中的每一个可通过根据施加的推力使驱动轴运动，来调节盘单元101在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
控制单元107可使用N个驱动单元基于传感器产生的信号，来确定调节盘单元101被支撑的高度。当N个驱动单元对应于N个充气气球驱动单元时，控制单元107可通过基于传感器产生的信号控制提供给N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量，来确定盘单元101被支撑的高度。当N个驱动单元对应于N个电机驱动单元时，控制单元107可基于传感器产生的信号控制施加到N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度，来确定盘单元101被支撑的高度。
当N个驱动单元对应于N个电机驱动单元时(每个电机驱动单元包括三角形支架)，控制单元107可通过基于传感器产生的信号控制施加到N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度，直接或通过三角形支架确定盘单元101被支撑的高度。即，控制单元107可通过调节盘单元101被N个驱动单元支撑的高度，来调节盘单元101的倾斜度或高度。
弹性构件109可被包括在驱动单元105中，并且可被用作盘单元101和驱动单元105之间的缓冲器。弹性构件109根据情况控制空气流入到包括在驱动单元105中的气室中或空气从气室流出。
例如，在压缩空气流入到包括在充气气球驱动单元中的气室中的情况下，可通过防止压缩空气通过预定的气孔流到外部，来调节盘单元101被充气气球驱动单元支撑的高度。即，弹性构件109可根据充气气球驱动单元提供的空气的量，与布置在弹性构件109下方的气室一起膨胀，由此增加盘单元101被支撑的高度。在这种情况下，弹性构件109可通过将允许的膨胀程度设置在预定范围之内，来限制盘单元101被支撑的最大高度。
相反，在压缩空气从气室被释放的情况下，弹性构件109可打开气孔，从而空气可流到气室的外部。在这种情况下，弹性构件109可连同盘恢复单元103一起防止盘单元101下降到低于预定高度。
引导构件111可围绕盘单元101被布置，并且可包括凹入部分，当用户手指触摸盘单元101时，用户手指可被舒适地放在所述凹入部分中。即，引导构件111可通过包括弯曲形式的部分(所述弯曲形式的部分与手指的除了触摸盘单元101的部分之外的其它部分匹配)，来引导手指对盘单元101的自然接触。
另外，引导构件111可固定用户手指触摸盘单元101的角度或高度，由此限制由于手指的运动引起的对盘单元101的接触的变化。因此，引导构件111可使得用户能够使用对于触觉敏感的手指的固定部分(例如指尖)来感测盘单元101的变化。
触觉反馈设备100可通过基于传感器产生的信号调节盘单元101被支撑的高度，来调节盘单元101的高度、倾斜方向或倾斜程度，由此通过触摸盘单元101的用户手指来直观地识别由传感器感测的力。因此，触觉反馈设备100可被应用于机器人(例如，控制例如人体或对象的敏感组织的外科手术机器人)。触觉反馈设备100还可将机器人的端部触摸组织的力传递给用户，并且可使得用户能够基于传递的力按照精细的方式对用于控制机器人的力进行控制，由此提高使用机器人的任务的效率和安全。
图2示出根据示例性实施例的触觉反馈设备200中的盘单元203的透视图。
参照图2，触觉反馈设备200可包括位于主体201的上侧的例如以圆板形式设置的盘单元203，主体201包括驱动单元。这里，由于盘单元203可分别基于第一中心轴线205（x轴）和第二中心轴线207（y轴）在预定范围内绕着x轴和y轴旋转，并且可在预定范围内沿着第三中心轴线209的z方向运动，所以可提供3DOF运动。因此，可通过3DOF运动以各种角度控制盘单元203，盘单元203可容易地将与感测的信号对应的力传递到触摸盘单元203的手指。
图3示出了根据示例性实施例的触觉反馈设备200的俯视图。
参照图3，触觉反馈设备200可包括按照例如径向对称形式设置在盘单元203的下部的3个充气气球驱动单元301-1、301-2和301-3。在这种情况下，针对基于盘单元的中心指定的3个径向对称点P1、P2、P3中的每个点，3个充气气球驱动单元301-1、301-2和301-3中的每个可通过利用与提供的空气量对应的各个气压支撑盘单元203，来调节盘单元203在所述3个径向对称点P1、P2、P3中的每个点处被支撑的高度。
3个充气气球驱动单元301-1、301-2和301-3中的每个可独立地控制提供的空气的量，并且可单独调节在3个径向对称点P1、P2、P3中的每个点处推动盘单元203的程度，由此调节力的强度，并且模拟手指触摸盘单元203的方向。
触觉反馈设备200可包括设置在盘单元203和主体的上侧303之间的盘恢复单元305。盘恢复单元305可被连接在盘单元203和主体的上侧303之间，并且可具有将盘单元203的倾斜恢复到原始状态的特性。
图4示出了图3中的触觉反馈设备200的截面图。
参照图4，触觉反馈设备200可包括盘单元203、用于恢复倾斜的盘单元203的盘恢复单元305以及支撑盘单元203的下部的充气气球驱动单元301-1和301-2。充气气球驱动单元301-1和301-2中的每个可包括气室311以及响应于空气的流入而膨胀并且传递用于支撑盘单元203的力的弹性构件307。
盘单元203可通过针对径向对称点P1和P2中的每个基于由充气气球驱动单元301-1和301-2中的每个调节的高度来调节高度、倾斜方向或倾斜程度，从而将传感器感测的力传递到触摸盘单元203的用户手指。
第一充气气球驱动单元301-1可利用与提供给第一充气气球驱动单元301-1的空气的量对应的气压，来调节盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度，第二充气气球驱动单元301-2可利用与提供给第二充气气球驱动单元301-2的空气的量对应的气压，来将盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度调节为与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度不同。因此，盘单元203可按照与传感器产生的信号对应的角度倾斜。
当压缩空气通过连接到外部的气管309被提供给气室311时，弹性构件307会膨胀，以沿着向上方向推动盘单元203。在这种情况下，弹性构件307可通过控制膨胀程度，来防止盘单元203的位置超出某一方向或角度的特定范围。
触觉反馈设备200可通过控制提供给第二充气气球驱动单元301-2的空气的量相对大于提供给第一充气气球驱动单元301-1的空气的量，来调节盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度高于盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度，由此使盘单元203向左侧倾斜。在这种情况下，盘单元203的倾斜度可与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度和盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度之间的差对应。
图5示出了根据另一示例性实施例的触觉反馈设备200的俯视图。
参照图5，触觉反馈设备200可包括按照例如径向对称形式设置在盘单元203的下部的3个电机驱动单元501-1、501-2和501-3。在这种情况下，针对基于盘单元203的中心指定的3个径向对称点P1、P2、P3中的每一个，3个电机驱动单元501-1、501-2和501-3中的每个可通过根据施加的脉冲的强度使电机驱动单元501-1、501-2和501-3中的每个运动，来调节盘单元203在所述3个径向对称点P1、P2、P3中的每个点处被支撑的高度。3个电机驱动单元501-1、501-2和501-3中的每个可独立控制所提供的电能的量(即，所提供的脉冲的强度)，并且单独调节在3个径向对称点P1、P2、P3中的每个点处推动盘单元203的程度，由此调节力的强度，并且模拟手指触摸盘单元203的方向。
触觉反馈设备200可包括设置在盘单元203和主体的上侧303之间的盘恢复单元305。盘恢复单元305可被连接在盘单元203和主体的上侧303之间，并且可具有将盘单元203的倾斜恢复到原始状态的特性。
图6示出图5中的触觉反馈设备的截面图。
参照图6，触觉反馈设备200可包括盘单元203、用于恢复倾斜的盘单元203的盘恢复单元305以及支撑盘单元203的下部的电机驱动单元501-1和501-2。
针对径向对称点P1和P2中的每个点，盘单元203可通过基于由电机驱动单元501-1和501-2中的每个调节的高度来调节盘单元203的高度、倾斜方向或倾斜程度，从而将传感器感测的力传递到触摸盘单元203的用户手指。
例如，第一电机驱动单元501-1可通过根据施加到第一电机驱动单元501-1的脉冲的强度使驱动轴503-1运动，来调节盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度，第二电机驱动单元501-2可通过根据施加到第二电机驱动单元501-2的脉冲的强度使驱动轴503-2运动，来将盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度调节为与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度不同。这里，电机驱动单元501-1和501-2可通过分别使驱动轴503-1和503-2直接沿着向上和向下方向运动，来调节盘单元203被支撑的高度。
在图6中，触觉反馈设备200可通过控制根据施加到驱动轴503-2的脉冲的强度使驱动轴503-2运动的程度大于根据施加到驱动轴503-1的脉冲的强度使驱动轴503-1运动的程度，来调节盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度高于盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度，由此使盘单元203向左侧倾斜。在这种情况下，盘单元203的倾斜度可与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度和盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度之间的差对应。
图7示出图5中的触觉反馈设备的另一截面图。
参照图7，触觉反馈设备200可包括作为驱动单元的电机驱动单元501-1和501-2、位于电机驱动单元501-1中的具有倾斜面703-1的三角形支架701-1以及位于电机驱动单元501-2中的具有倾斜面703-2的三角形支架701-2。
在这种情况下，三角形支架701-1和701-2可分别利用电机驱动单元501-1和501-2产生的竖直方向的力，使驱动轴503-1和503-2沿着向上和向下方向运动，以支撑盘单元203。即，三角形支架701-1和701-2中的每个可将响应于施加到电机驱动单元501-1和501-2中的每个的脉冲而形成的水平方向的推力转换为竖直方向的推力，并且可将方向被转换为竖直方向的推力传递到驱动轴503-1和503-2中的每个。为了实现上述目的，三角形支架701-1可包括倾斜面703-1，三角形支架701-2可包括倾斜面703-2，驱动轴503-1根据推动导致的水平运动在倾斜面703-1上在向上和向下方向上沿着斜坡运动，驱动轴503-2根据推动导致的水平运动在倾斜面703-2上在向上和向下方向上沿着斜坡运动。
例如，第一三角形支架701-1可通过根据由第一电机驱动单元501-1形成的水平方向的推力使驱动轴503-1沿着倾斜面703-1运动，来利用驱动轴503-1的竖直运动调节盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度。类似地，第二三角形支架701-2可通过根据由第二电机驱动单元501-2形成的水平方向的推力使驱动轴503-2沿着倾斜面703-2运动，来利用驱动轴503-2的竖直运动将盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度调节为与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度不同。
在图7中，触觉反馈设备200可通过控制经由第二三角形支架701-2使驱动轴503-2沿着向上和向下方向运动的程度相对大于经由第一三角形支架701-1使驱动轴503-1沿着向上和向下方向运动的程度，来调节盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度高于盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度，由此使盘单元203向左侧倾斜。在这种情况下，盘单元203的倾斜度可与盘单元203在第一径向对称点P1被支撑的高度和盘单元203在第二径向对称点P2被支撑的高度之间的差对应。
图8示出了根据另一示例性实施例的触觉反馈设备的透视图。
参照图8，触觉反馈设备200可包括设置在主体201的上部的引导构件801。
引导构件801可围绕盘单元203而设置，并且可包括凹入部分803，当用户手指触摸盘单元203时，用户手指可被舒适地放在所述凹入部分中。
图9示出了图8中的触觉反馈设备的截面图。
参照图9，触觉反馈设备200的引导构件801通过包括弯曲形式的部分803-1和803-2(所述弯曲形式的部分803-1和803-2与手指的除了触摸盘单元203的部分之外的其它部分匹配)，来引导手指对盘单元203的自然接触。
触觉反馈设备200可使用引导构件801来固定用户手指触摸盘单元203的角度或高度，由此限制由于手指的运动引起的对盘单元101的接触的变化。因此，触觉反馈设备200可使得用户能够使用对于触觉敏感的手指的固定部分(例如指尖)来感测盘单元203的变化。
图10示出了根据示例性实施例的用于操作触觉反馈设备的方法。
参照图10，在操作1001，触觉反馈设备可检测触摸盘单元的用户手指。例如以板形式设置的盘单元可通过在每个径向对称点调节盘单元被驱动单元支撑的高度，来调节盘单元的高度、倾斜方向或倾斜程度，由此将传感器感测的力传递到用户手指。在这种情况下，由于盘单元可沿着z轴运动或者围绕x或y轴旋转，因此可提供3DOF运动。
在操作1003，触觉反馈设备可基于传感器产生的信号确定盘单元被支撑的高度。
当驱动单元与充气气球驱动单元对应时，触觉反馈设备可通过基于传感器产生的信号控制提供给N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量，来调节盘单元被支撑的高度。具体地讲，触觉反馈设备可基于盘单元的中心指定N个径向对称点，并且可针对N个径向对称点中的每个利用与提供的空气的量对应的各个气压，来调节盘单元在N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
当驱动单元与电机驱动单元对应时，触觉反馈设备可通过基于传感器产生的信号控制施加到N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度，来调节盘单元被支撑的高度。具体地讲，触觉反馈设备可基于盘单元的中心指定N个径向对称点，并且可针对N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲的强度使驱动轴运动，来调节盘单元在N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
另外，电机驱动单元可包括三角形支架，三角形支架将响应于施加的脉冲而形成的水平方向的推力转换为竖直方向的推力，并且将方向被转换为竖直方向的推力传递到驱动轴。即，三角形支架可通过使驱动轴沿着倾斜面运动来将从电机驱动单元传递的水平方向的力转换为竖直方向的力，并且可将所述力传递到驱动轴，由此调节盘单元被驱动轴支撑的高度。
触觉反馈设备可包括弹性构件。在这种情况下，触觉反馈设备使得弹性构件能够根据充气气球驱动单元提供的空气的量与设置在弹性构件下方的气室一起膨胀，由此增加盘单元被支撑的高度。在这种情况下，触觉反馈设备可通过允许弹性构件的膨胀程度在预定范围内，来限制盘单元被支撑的高度。
在操作1005，触觉反馈设备可通过控制N个驱动单元来支撑盘单元的下部，从而将盘单元的下部设置在确定的高度。
触觉反馈设备可通过使用围绕盘单元设置的引导构件，来固定用户手指触摸盘单元的角度或高度。在这种情况下，触觉反馈设备可利用引导构件，引导构件可包括凹入部分，当用户手指触摸盘单元时，用户手指可被舒适地放在所述凹入部分中。即，触觉反馈设备通过使用包括弯曲形式的部分的引导构件(所述弯曲形式的部分与手指的除了触摸盘单元的部分之外的其它部分匹配)，来引导手指对盘单元的自然接触。
触觉反馈设备可固定用户手指触摸盘单元的角度或高度，由此限制由于手指的运动引起的对盘单元的接触的变化。因此，触觉反馈设备可使得用户能够使用手指的固定部分来感测盘单元的变化。
触觉反馈设备可通过基于传感器产生的信号调节盘单元被支撑的高度，来调节盘单元的高度、倾斜方向或倾斜程度，并且可通过用户手指触摸盘单元来直观地识别由传感器感测的力。
根据上述示例性实施例的方法可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时计算机可读存储介质中，所述介质包括程序指令，所述程序指令被计算机实现以使处理器运行或执行所述程序指令。所述介质可单独包括数据文件数据结构等，或者可包括与程序指令结合的数据文件数据结构等。所述介质和程序指令可以是专门设计和构造的介质和程序指令，或者可以是计算机软件领域的技术人员公知并且可获得的介质和程序指令。计算机可读存储介质的示例包括磁记录设备、光盘、磁光盘和/或半导体存储器(例如RAM、ROM等)。磁记录设备的示例包括硬盘驱动器(HDD)、软盘(FD)和磁带(MT)。光盘的示例包括DVD(数字多功能盘)、DVD-ROM、CD-ROM(致密盘-只读存储器)以及CD-R(可记录)/RW。
此外，根据这些实施例的一方面，可提供上述特征、功能和/或操作的任何组合。
另外，例如，如图1所示的触觉反馈设备200可包括至少一个处理器，所述至少一个处理器用于执行上述单元和方法中的至少一个。
虽然已经示出和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行多种改变。

Claims (20)

1.一种触觉反馈设备，包括：
盘单元，被用户手指触摸；
N个驱动单元，支撑盘单元的下部；
控制单元，基于传感器产生的信号确定所述N个驱动单元支撑盘单元的高度。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，
所述N个驱动单元与N个充气气球驱动单元对应，所述N个充气气球驱动单元利用气压支撑盘单元，
控制单元基于传感器产生的信号控制提供给所述N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量。
3.根据权利要求2所述的触觉反馈设备，其中，所述N个充气气球驱动单元中的每个通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个利用与提供的空气的量对应的相应气压支撑盘单元，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
4.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，
所述N个驱动单元与N个电机驱动单元对应，所述N个电机驱动单元使用响应于施加的脉冲而运动的驱动轴来支撑盘单元，
控制单元基于传感器产生的信号控制施加给所述N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度。
5.根据权利要求4所述的触觉反馈设备，其中，所述N个电机驱动单元中的每个通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲的强度使驱动轴运动，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
6.根据权利要求4所述的触觉反馈设备，其中，所述N个电机驱动单元中的每个包括三角形支架，所述三角形支架将响应于施加的脉冲形成的水平方向的推力转换为竖直方向的推力，并且将方向被转换为竖直方向的推力传递到驱动轴。
7.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，还包括：
盘恢复单元，将根据盘单元被支撑的高度形成的盘单元的倾斜度保持在预定范围内。
8.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，还包括：
引导构件，固定用户手指触摸盘单元的角度或高度。
9.一种操作触觉反馈设备的方法，所述方法包括：
检测用户手指触摸盘单元；
基于传感器产生的信号确定盘单元被支撑的高度；
通过控制N个驱动单元来支撑盘单元的下部，以将盘单元设置在确定的高度。
10.根据权利要求9所述方法，其中，确定步骤包括：通过基于传感器产生的信号控制提供给与所述N个驱动单元对应的N个充气气球单元中的每个的空气的量，来确定盘单元被支撑的高度。
11.根据权利要求10所述方法，其中，确定步骤包括：
基于盘单元的中心指定N个径向对称点；
通过针对所述N个径向对称点中的每个利用与提供的空气的量对应的相应气压，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
12.根据权利要求9所述方法，其中，确定步骤包括：通过基于传感器产生的信号控制施加给与所述N个驱动单元对应的N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度，来确定盘单元被支撑的高度。
13.根据权利要求12所述方法，其中，确定步骤包括：
基于盘单元的中心指定N个径向对称点；
通过针对所述N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲使驱动轴运动，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
14.根据权利要求12所述方法，其中，所述N个电机驱动单元中的每个包括三角形支架，所述三角形支架将响应于施加的脉冲形成的水平方向的推力转换为竖直方向的推力，并且将方向被转换为竖直方向的推力传递到驱动轴。
15.根据权利要求9所述方法，还包括：将根据盘单元被支撑的高度形成的盘单元的倾斜度保持在预定范围内。
16.根据权利要求9所述方法，还包括：固定用户手指触摸盘单元的角度或高度。
17.一种触觉反馈系统，包括：
触觉反馈设备，包括：盘单元，被用户手指触摸；N个驱动单元，支撑盘单元的下部；控制单元，基于传感器产生的信号确定所述N个驱动单元支撑盘单元的高度；
机器人，所述触觉反馈设备应用于所述机器人。
18.根据权利要求17所述的触觉反馈系统，其中，
所述N个驱动单元与N个充气气球驱动单元对应，所述N个充气气球驱动单元利用气压支撑盘单元，
控制单元基于传感器产生的信号控制提供给所述N个充气气球驱动单元中的每个的空气的量。
19.根据权利要求17所述的触觉反馈系统，其中，
所述N个驱动单元与N个电机驱动单元对应，所述N个电机驱动单元中的每个使用响应于施加的脉冲而运动的驱动轴来支撑盘单元，
控制单元基于传感器产生的信号控制施加给所述N个电机驱动单元中的每个的脉冲的强度。
20.根据权利要求19所述的触觉反馈系统，其中，所述N个电机驱动单元中的每个通过针对基于盘单元的中心指定的N个径向对称点中的每个根据施加的脉冲使驱动轴运动，来调节盘单元在所述N个径向对称点中的每个点处被支撑的高度。
CN201210138011.7A 2011-09-20 2012-05-04 触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法 Active CN103019371B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110094501A KR101894951B1 (ko) 2011-09-20 2011-09-20 촉각 전달 장치 및 촉각 전달 장치의 동작 방법
KR10-2011-0094501 2011-09-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103019371A true CN103019371A (zh) 2013-04-03
CN103019371B CN103019371B (zh) 2017-01-11

Family

ID=46049246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210138011.7A Active CN103019371B (zh) 2011-09-20 2012-05-04 触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9122308B2 (zh)
EP (1) EP2573648B1 (zh)
JP (1) JP5903001B2 (zh)
KR (1) KR101894951B1 (zh)
CN (1) CN103019371B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108762484A (zh) * 2018-04-17 2018-11-06 西北工业大学 用于物理人机交互当中的现实触觉的气动模拟方法
CN110099649A (zh) * 2016-12-19 2019-08-06 爱惜康有限责任公司 具有用于工具致动的虚拟控制面板的机器人外科系统
CN114469660A (zh) * 2022-01-25 2022-05-13 池浩 方向指引装置、方向指引系统及方向指引方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6294170B2 (ja) * 2014-06-26 2018-03-14 京セラ株式会社 触感呈示装置
KR101848812B1 (ko) 2014-07-18 2018-04-16 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 촉각 정보 제공 장치
EP3220232B1 (en) * 2014-11-12 2020-01-01 Kyocera Corporation Tactile-sense-presenting device
CN105573490A (zh) * 2015-11-12 2016-05-11 于明 一种人机交互系统、穿佩设备和方法
JP2020004314A (ja) * 2018-07-02 2020-01-09 株式会社東海理化電機製作所 スイッチ装置
KR20200092665A (ko) * 2019-01-25 2020-08-04 삼성전자주식회사 생체신호 측정용 텍스쳐 인터페이스 및 이를 포함한 생체신호 측정장치

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135767A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Displayed viewing area switching device in a computer
US20050179565A1 (en) * 1998-09-22 2005-08-18 Yasufumi Mase Information processor for visually disabled person and tactile input/output device
WO2008054856A2 (en) * 2006-04-14 2008-05-08 The Regents Of The University California Novel enhanced haptic feedback processes and products for robotic surgical prosthetics
US20080248836A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-09 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling a skin texture surface on a device using hydraulic control
US20100226075A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Electroactive actuator for portable communication devices
CN101866766A (zh) * 2009-04-20 2010-10-20 Lg电子株式会社 便携式终端
CN101971124A (zh) * 2008-01-04 2011-02-09 泰克图斯科技公司 用户界面系统
WO2011075390A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Honda Motor Co., Ltd. Morphable pad for tactile control

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60106287U (ja) * 1983-12-22 1985-07-19 富士通テン株式会社 カム機構を用いた蓋体の開閉機構
JPS62150088U (zh) * 1986-03-13 1987-09-22
JPH0639909Y2 (ja) * 1988-06-13 1994-10-19 工業技術院長 触覚発生装置
JP3075546B2 (ja) 1992-05-11 2000-08-14 日本電信電話株式会社 触覚センサをもちいた６自由度ポインティング装置
JPH06210581A (ja) * 1993-01-20 1994-08-02 Olympus Optical Co Ltd 操作装置
US5739811A (en) * 1993-07-16 1998-04-14 Immersion Human Interface Corporation Method and apparatus for controlling human-computer interface systems providing force feedback
US5625576A (en) 1993-10-01 1997-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Force reflecting haptic interface
JPH0868379A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Oriental Motor Co Ltd リニアパルスモータを備えた往復形ポンプ
US6636197B1 (en) * 1996-11-26 2003-10-21 Immersion Corporation Haptic feedback effects for control, knobs and other interface devices
JPH10249768A (ja) 1997-03-12 1998-09-22 Tokai Rubber Ind Ltd 力センサー
US6233504B1 (en) * 1998-04-16 2001-05-15 California Institute Of Technology Tool actuation and force feedback on robot-assisted microsurgery system
US7196688B2 (en) 2000-05-24 2007-03-27 Immersion Corporation Haptic devices using electroactive polymers
JP2004280360A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 指紋センサ装置および指紋認証装置
DE112004000918B4 (de) * 2003-05-30 2018-05-17 Immersion Corp. Vorrichtung mit einem Haptikeffekt-Generator
JP4598721B2 (ja) * 2006-05-22 2010-12-15 シャープ株式会社 操作キー部品
JP4997592B2 (ja) 2007-03-30 2012-08-08 インピュテクス株式会社 指装着型入力デバイスとプログラム
KR100950234B1 (ko) 2007-07-06 2010-03-29 한국표준과학연구원 압력 센서를 이용한 마우스 알고리즘 구현 방법
US8138895B2 (en) 2007-10-19 2012-03-20 Sony Corporation Force/tactile feedback device
JP5238626B2 (ja) 2008-06-27 2013-07-17 学校法人東京工芸大学 感覚提示装置
KR101006367B1 (ko) 2009-04-10 2011-01-10 한국과학기술원 촉각정보 입출력 장치 및 이를 이용한 촉각정보 입출력 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050179565A1 (en) * 1998-09-22 2005-08-18 Yasufumi Mase Information processor for visually disabled person and tactile input/output device
US20040135767A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Displayed viewing area switching device in a computer
WO2008054856A2 (en) * 2006-04-14 2008-05-08 The Regents Of The University California Novel enhanced haptic feedback processes and products for robotic surgical prosthetics
US20080248836A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-09 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling a skin texture surface on a device using hydraulic control
CN101971124A (zh) * 2008-01-04 2011-02-09 泰克图斯科技公司 用户界面系统
US20100226075A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Electroactive actuator for portable communication devices
CN101866766A (zh) * 2009-04-20 2010-10-20 Lg电子株式会社 便携式终端
WO2011075390A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Honda Motor Co., Ltd. Morphable pad for tactile control

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110099649A (zh) * 2016-12-19 2019-08-06 爱惜康有限责任公司 具有用于工具致动的虚拟控制面板的机器人外科系统
CN110099649B (zh) * 2016-12-19 2022-07-29 爱惜康有限责任公司 具有用于工具致动的虚拟控制面板的机器人外科系统
US11547494B2 (en) 2016-12-19 2023-01-10 Cilag Gmbh International Robotic surgical system with virtual control panel for tool actuation
CN108762484A (zh) * 2018-04-17 2018-11-06 西北工业大学 用于物理人机交互当中的现实触觉的气动模拟方法
CN114469660A (zh) * 2022-01-25 2022-05-13 池浩 方向指引装置、方向指引系统及方向指引方法
CN114469660B (zh) * 2022-01-25 2023-12-15 池浩 方向指引装置、方向指引系统及方向指引方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2573648A2 (en) 2013-03-27
JP5903001B2 (ja) 2016-04-13
KR101894951B1 (ko) 2018-10-15
US20130069863A1 (en) 2013-03-21
EP2573648B1 (en) 2020-04-08
US9122308B2 (en) 2015-09-01
EP2573648A3 (en) 2013-06-12
KR20130030913A (ko) 2013-03-28
CN103019371B (zh) 2017-01-11
JP2013066995A (ja) 2013-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103019371A (zh) 触觉反馈设备、触觉反馈系统和操作触觉反馈设备的方法
US10564727B2 (en) Systems and methods for a low profile haptic actuator
US9977500B2 (en) Thresholds for determining feedback in computing devices
CN1264136C (zh) 用于笔记本电脑和其它便携设备的触觉接口
US6693622B1 (en) Vibrotactile haptic feedback devices
US7561142B2 (en) Vibrotactile haptic feedback devices
CN109313492A (zh) 人机接口系统
JP5373236B1 (ja) 電子機器
US20180246573A1 (en) Electrostatic Haptic Actuator and User Interface With an Electrostatic Haptic Actuator
EP3654144A1 (en) Systems and methods for distributing haptic effects to users interacting with user interfaces
EP2385518A2 (en) Haptic devices using electroactive polymers
CN104956434B (zh) 声学换能器的安装结构
US9001032B2 (en) Tactile transmission system using glove type actuator device and method thereof
KR20160056834A (ko) 햅틱 제어기
US8248217B2 (en) Tactile display apparatus and method thereof
CN105511666A (zh) 具有刚性组件的触觉使能的可变形设备
KR20160138137A (ko) 햅틱적으로 인에이블되는 곡면형 디바이스들을 위한 시스템 및 방법
CN1924775A (zh) 用于笔记本电脑和其它便携设备的触觉接口
KR20130091687A (ko) 햅틱 플렉스 제스처를 위한 방법 및 장치
CN102481227A (zh) 触觉运动垫
CN110291492A (zh) 用于人机接口连接的系统
US8976013B2 (en) Contact type tactile feedback apparatus and operating method of contact type tactile feedback apparatus
WO2001013354A1 (en) Vibrotactile haptic feedback devices

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant