CN111667734A - 基于物理接触感知容器倾倒的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的方法及装置，所述的方法包括：S1：利用主容器向副容器倾倒液体；S2：副容器上的感知模块接收液体后导通，向控制端发送信号；S3：控制端接收到信号后，识别信号发送的感知模块，得到倾倒信息。所述的装置包括：主容器，用于向副容器倾倒液体；副容器，设置感知模块，用于接收液体后导通，向控制端发送信号；后台操作端，用于接收感知模块的信号，得到倾倒信息。该申请利用液体这一有形介质实现容器倾倒的感知，增加了倾倒信息获取的内容及准确性。

Description

基于物理接触感知容器倾倒的方法及装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于物理接触感知容器倾倒的方法及装置。

背景技术

随着虚拟现实技术的研究，对于虚拟现实技术在仿真实验中的具体应用已经相对成熟，基本上满足虚拟环境下对于实验操作过程的需求，实现对实验操作过程的演示。

现有的仿真技术中，对于虚拟容器的倾倒感知，比较精确的技术是采用电子元器件进行电子的识别，从而还原出虚拟容器的相对位置，但是，单纯的电子仿真存在两个问题：

一方面，对于电子仿真来说，只要能识别到另一个容器上的传感器，就会得到另一个容器的位置，但是，传感器的识别是有一定范围的，也就是说，两个容器之间的相对位置只要在识别范围内，就会默认为同样的位置，但是，实际位置可能并不一致；

另一方面，对于仿真实验来说，需要的是模拟实验操作时过程，而不是仅仅确定两个容器的相对位置，而电子仿真的原理，仅仅是对于最后两个容器的相对位置进行建模，对于容器倾倒时的规范性和准确性，无法进行有效的约束。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的方法及装置，利用液体这一有形介质实现容器倾倒的感知。

本发明公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，所述的方法包括：

S1：利用主容器向副容器倾倒液体；

S2：副容器上的感知模块接收液体后导通，向控制端发送信号；

S3：控制端接收到信号后，识别信号发送的感知模块，得到倾倒信息。

进一步的，所述的步骤S1中，液体既可以直接盛装在主容器内，也可以在主容器上设置存储液体的存储装置。

进一步的，步骤S2中，所述的感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的一处导线设置一段缺口，缺口处设计成一个可容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附材料，当液体倾倒到凹槽里时，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附材料吸收后，信号发生电路重新截止。

进一步的，步骤S2中，当感知模块向控制端发送信号时，同步向控制端发送的信息还包括：感知模块与主容器之间的相对位置、感知模块相对于副容器主体中心点的相对位置。

进一步的，感知模块与主容器之间的相对位置，可以通过测量距离的传感器以及测量角度的传感器同时检测得出。

进一步的，步骤S3中，得到的倾倒信息包括但不限于：主容器和副容器的相对位置、副容器内液体的体积。

进一步的，副容器内液体体积的获取方式为：

当副容器内的感知模块为一个时，根据感知模块的导通时间，乘以单位时间内的标准倾倒体积，即可得出副容器内液体的体积；

当副容器内的感知模块为多个时，根据感知模块在副容器内的高度，乘以副容器的底面积，即可得出副容器内液体的体积。

利用上述的方法，本发明实施例还提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的装置，所述的装置包括：

主容器，用于向副容器倾倒液体；

副容器，设置感知模块，用于接收液体后导通，向控制端发送信号；

后台操作端，用于接收感知模块的信号，得到倾倒信息。

进一步的，所述的感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的一处导线设置有一段缺口，缺口处为一个容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附层，当液体倾倒到凹槽里时，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附层吸收后，信号发生电路截止。

进一步的，所述的装置还包括：

相对位置测量装置，包括测量距离的传感器和测量角度的传感器，用于测量装置内任意两个测量对象的相对位移。

本发明的有益效果：

相比于现有技术中基于电子器件全模拟的仿真方法，本申请采用液体直接倾倒感知的实现思路，对于实验操作者而言，不仅可以有直观的感受，由于感知模块的凹槽较小，也能规范实验者的动作，锻炼实验者操作的稳定性和准确性。

此外，由于感知模块是基于液体来导通的，因此相比于纯电子器件的检测方式，获取的倾倒信息更加精准。

现有技术中，如果想要获取主容器和副容器的相对位置、副容器内液体的体积等倾倒信息，需要在主副容器上安装多种多样的传感器进行检测，再经过比较复杂的计算，本申请则仅仅需要简单的设备布置，以及仅仅一次乘法计算即可得出信息。

附图说明

图1为本发明方法实施例的流程图；

图2为本发明感知模块中缺口部分的结构示意图；

图中：1缺口，11金属电极片，12凹槽，13吸附材料。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。

实施例

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，所述的方法包括：

1)利用主容器向副容器倾倒液体。该步骤中，液体既可以直接盛装在主容器内，也可以在主容器上设置存储液体的存储装置，所述的液体具有导电属性。

当设置专门的存储装置时，既可以通过固定设置的方式开辟存储空间，也可以利用软连接的方式悬挂设置存储空间，例如，通过细线悬挂一个胶头滴管。

为了便于实现液体的倾倒，可以将胶头滴管进一步优化，使胶头滴管和挤压装置构成液体产生模块。胶头滴管由滴管和胶帽所组成，挤压装置是一个剪刀形结构，由压轴、压片、传动杆等组成。挤压装置可以设置于主容器器壁上，压片紧贴胶帽，使得用户拿握容器时，手指可以自然按压压轴，带动传动杆使得压片挤压胶头滴管的胶帽，将胶帽中的液体从滴管中挤出。

为了保证液体滴出的精确，通过实验的方法，确定每次施加在压轴上的位移d，以此距离d作为制造压轴的尺寸，使得用户每次只能挤出一滴液体。

2)副容器上的感知模块接收液体后导通，向控制端发送信号。

此过程中，所述的感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的一处导线设置一段缺口，缺口处设计成一个可容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附材料。主容器未倾倒之前，信号发生电路截止，当液体倾倒到凹槽里时，液体将缺口连通，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附材料吸收后，信号发生电路重新截止。

对于一个完整的信号发生电路，应该包括电源以及信号发生装置，其缺口1的具体结构为：截断的导线分别连接一个金属电极片，将两个金属电极片11固定的一个凹槽12的内壁上，然后再凹槽的底部设置一层吸附材料13组成的吸附层。

当感知模块向控制端发送信号时，同步向控制端发送的信息还包括：感知模块与主容器之间的相对位置、感知模块相对于副容器主体中心点的相对位置。

感知模块与主容器之间的相对位置，可以通过测量距离的传感器以及测量角度的传感器同时检测得出。其中，测量距离的传感器可以是位移传感器、红外传感器、激光传感器、超声波传感器中的一种，测量角度的传感器可以是角度传感器、姿态传感器中的一种。

感知模块相对于副容器主体中心点的相对位置，是在实验之前进行测量的出的，在实验过程中仅仅需要将之前测量的信息同步发出即可，测量的手段可采用以下的做法：

将整个副容器划分为若干子区域，在同一坐标系下，生成每一个子区域的坐标值。该过程的实现原理，在于确立一个基准坐标，测量并记录每一个子区域相对于基准坐标的位移向量。

具体来说，一种生成子区域坐标值的有效方法为：在副容器器壁上任意确定一条“起始”母线，以此“起始”母线上的一点为坐标原点，测量每个子区域中心位置相对于坐标原点的角度和高度，得到每一个子区域的坐标值。

为了保证此时获取的坐标值是准确的，测得每一个子区域的坐标值后，在每一个子区域内设置一携带其坐标值的信号发生装置，手持一个信号接收装置，逐个接收每一个信号发生装置的坐标值，验证该坐标值是否准确，具体的验证标准，可以采用将副容器还原的做法，即利用获取的坐标值还原的副容器，与实际副容器是否一致。

测量完成后，将感知模块设置在任意的子区域即可。

3)控制端接收到信号后，识别信号发送的感知模块，得到倾倒信息。得到的倾倒信息包括但不限于：主容器和副容器的相对位置、副容器内液体的体积。

其中，对于主容器和副容器的相对位置，需要结合感知模块与主容器的相对位置，以及感知模块相对于副容器的相对位置来进行还原，该过程的实现原理为：建立一个三维坐标系，然后将获取的感知模块的坐标值放入对应坐标值处，则此时的坐标原点则等同于副容器的基准点，而副容器其它子区域的坐标值则处于该坐标系的相应坐标值处，将坐标值连线即可得出副容器的三维模型。然后，通过感知模块与主容器的相对位置，即可还原出主容器的坐标。

对于副容器内液体体积的获取方式，根据感知模块数量的不同有所区别，具体为：

当副容器内的感知模块为一个时，根据感知模块的导通时间，乘以单位时间内的标准倾倒体积，即可得出副容器内液体的体积，其中，对于单位时间内的标准倾倒体积，可以再实验前多次操作，取平均值作为标准倾倒体积。

当副容器内的感知模块为多个时，各个感知模块设置在副容器内的高度是不同的，操作者需要根据实验需求将溶液滴入对应高度的感知模块中，根据感知模块在副容器内的高度，乘以副容器的底面积，即可得出副容器内液体的体积。

利用上述的方法，本发明实施例还提供了一种基于物理接触感知容器倾倒的装置，所述的装置包括：主容器，用于向副容器倾倒液体；副容器，设置感知模块，用于接收液体后导通，向控制端发送信号；后台操作端，用于接收感知模块的信号，得到倾倒信息。

该装置各个部分的功能，可以参见本申请方法实施例的描述，此外，对于感知模块和相对位置测量装置的结构和功能，虽然在个别结构的描述上使用了不同的名称，但是其实现的功能与方法中的描述是一致的。

对于装置中感知模块和相对位置测量装置的具体描述为：

感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的一处导线设置有一段缺口，缺口处为一个容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附层，当液体倾倒到凹槽里时，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附层吸收后，信号发生电路截止。

相对位置测量装置，包括测量距离的传感器和测量角度的传感器，用于测量装置内任意两个测量对象的相对位移。

对于本技术方案中所描述的主容器和副容器，其主要目的在于区分两个实验设备，并不限于量杯、烧杯等容器，同时，在实际使用时，主、副容器可以相互转换。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明的具体结构，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，所述的方法包括：

S1：利用主容器向副容器倾倒液体；

S2：副容器上的感知模块接收液体后导通，向控制端发送信号；

S3：控制端接收到信号后，识别信号发送的感知模块，得到倾倒信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，所述的步骤S1中，液体盛装在主容器内或盛装在主容器上设置的存储装置内。

3.根据权利要求1所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的任意一处导线设置一段缺口，缺口处设置一个可容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附材料，当液体倾倒到凹槽里时，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附材料吸收后，信号发生电路截止。

4.根据权利要求1所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，步骤S2中，当感知模块向控制端发送信号时，同步向控制端发送的信息还包括：感知模块与主容器之间的相对位置、感知模块相对于副容器主体中心点的相对位置。

5.根据权利要求4所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，感知模块与主容器之间的相对位置，可以通过测量距离的传感器以及测量角度的传感器同时检测得出。

6.根据权利要求1所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，步骤S3中，得到的倾倒信息包括但不限于：主容器和副容器的相对位置、副容器内液体的体积。

7.根据权利要求6所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的方法，其特征在于，副容器内液体体积的获取方式为：

当副容器内的感知模块为一个时，根据感知模块的导通时间，乘以单位时间内的标准倾倒体积，即可得出副容器内液体的体积；

当副容器内的感知模块为多个时，根据感知模块在副容器内的高度，乘以副容器的底面积，即可得出副容器内液体的体积。

8.一种基于物理接触感知容器倾倒的装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的方法，所述的装置包括：

主容器，用于向副容器倾倒液体；

副容器，设置感知模块，用于接收液体后导通，向控制端发送信号；

后台操作端，用于接收感知模块的信号，得到倾倒信息。

9.根据权利要求8所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的装置，其特征在于，所述的感知模块包括一个完整的信号发生电路，该信号发生电路中的一处导线设置有一段缺口，缺口处为一个容纳液体的凹槽，凹槽底部设置吸附层，当液体倾倒到凹槽里时，信号发生电路导通；待凹槽内液体被吸附层吸收后，信号发生电路截止。

10.根据权利要求8所述的一种基于物理接触感知容器倾倒的装置，其特征在于，所述的装置还包括：

相对位置测量装置，包括测量距离的传感器和测量角度的传感器，用于测量装置内任意两个测量对象的相对位移。

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