CN113840588A - 一种触觉感知系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触觉感知系统及其使用方法，触觉感知系统包括：信息获取模块、分析模块和输出模块。触觉感知系统的使用方法包括：获取用于分析的信息；根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示信息；输出触觉感知信号。通过本发明的一种触觉感知系统及其使用方法，能够帮助人们更好的利用触觉来感知外界的信息，增强感知的效果，并可以并可以帮助盲人、聋哑人或者帮助正常人在不利于视听的环境中提升行走、寻物、使用计算机以及智能设备/智能系统等的效率。

Description

一种触觉感知系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及信息通讯技术领域，特别是涉及一种触觉感知系统及其使用方法。

背景技术

触觉是人类重要的感知外界信息的途径。皮肤触觉感受器接触机械刺激产生的感觉，称为触觉。皮肤表面散布着触点，触点的大小不尽相同，分布不规则，一般情况下指腹最多，其次是头部，背部和小腿最少，所以指腹的触觉最灵敏，而小腿和背部的触觉则比较迟钝。若用纤细的毛轻触皮肤表面时，只有当某些特殊的点被触及时，才能引起触觉。皮肤深层存在触觉小体，椎体里存在敏感的神经细胞，当神经细胞感受到触摸带来的压迫，就会马上发出一个微小的电流信号，电流信号就会随神经纤维到达大脑，这样就能感受到这次触摸，大脑可以马上分辨出触摸的程度以及信号的位置。

尤其对于盲人、聋哑人、或处于不利于视听环境的人来说，利用触觉来感知外界信息成为他们重要的获取信息的途径。因此，迫切需要一种触觉感知系统，能够帮助人们更好的利用触觉来感知外界的信息，增强感知的效果和效率。

发明内容

本发明的主要目的是：提供一种触觉感知系统及其使用方法，能够帮助人们更好的利用触觉来感知外界的信息，增强感知的效果，并可以帮助盲人、聋哑人或者帮助正常人在不利于视听的环境中提升行走、寻物等的效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种触觉感知系统，所述系统包括：信息获取模块、分析模块和输出模块，

所述信息获取模块用于获取信息，所述信息用于供分析模块进行分析处理；

所述分析模块用于根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息；

所述输出模块用于输出触觉感知信号。

如上所述的触觉感知系统，所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置包括接触头和移动装置，所述接触头用于接触用户身体，所述移动装置与所述接触头连接，用于移动所述接触头完成接触动作。

如上所述的触觉感知系统，所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置包括两个及以上接触头，所述接触头用于接触用户身体，通过不同的接触头与身体的不同位置接触完成接触动作。

如上所述的触觉感知系统，所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置还包括压力调节器和/或温度调节器，所述压力调节器用于调节所述接触头接触用户身体的压力，所述温度调节器用于调节所述接触头接触用户身体的温度。

如上所述的触觉感知系统，所述信息获取模块包括图像传感器、音频获取装置、手势识别装置、动作识别装置、身体姿势识别装置、嗅觉识别装置、雷达装置、无线射频识别装置、定位装置、红外装置、紫外装置、激光扫描器、金属探测器、温感装置、光感装置、触感装置、气压传感器、水压传感器、磁场装置、地图系统、导航系统、卫星、脑机交换装置中的至少一个。

如上所述的触觉感知系统，所述触觉感知系统还能通过非触觉信号向用户反馈信息，或通过触觉信号及非触觉信号联合向用户反馈信息。

如上所述的触觉感知系统，所述触觉感知系统还包括数据传输模块，所述数据传输模块将所述信息获取模块获取的信息发送至服务器，所述服务器根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，并将结果传输至所述数据传输模块。

如上所述的触觉感知系统，所述触觉感知系统还能通过所述数据传输模块从网络获取用于分析的信息。

如上所述的触觉感知系统，所述触觉感知系统用于行走、寻物、寻人、运动、学习、交流、对话、预警、练习、游戏、计算机、虚拟现实技术中的至少一项。

本发明还提供一种如上所述的触觉感知系统的使用方法，所述方法包括：

获取用于分析的信息；

根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；

将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息；

输出触觉感知信号。

本发明的一种触觉感知系统及其使用方法，触觉感知系统包括：信息获取模块、分析模块和输出模块。触觉感知系统的使用方法包括：获取用于分析的信息；根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示信息；输出触觉感知信号。通过本发明的一种触觉感知系统及其使用方法，能够帮助人们更好的利用触觉来感知外界的信息，增强感知的效果，并可以并可以帮助盲人、聋哑人或者帮助正常人在不利于视听的环境中提升行走、寻物、使用计算机以及智能设备/智能系统等的效率。

附图说明

图1为本发明一种触觉感知系统的示意图。

图2为本发明一种触觉感知系统的使用方法的方法流程图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式，详细说明如下。

本发明第一实施例参阅图1。图1为本发明第一实施例一种触觉感知系统的示意图。如图所示，本发明的触觉感知系统包括：信息获取模块10、分析模块20和输出模块30。

信息获取模块10用于获取信息，所述信息用于供分析模块进行分析处理。分析模块20用于根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号。输出模块30用于输出触觉感知信号。

在本发明中，触觉感知信号是指通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示信息，使用户能够通过该信号来感知信息。可以通过接触用户身体的不同位置来表示不同的信息，例如：用户的双手、手指、手心、手背、小臂、大臂、前胸、后背、双腿、双脚等不同的位置表示不同的方位信息或其他各种信息。在本发明中，触觉感知信号除了通过接触用户身体的位置表示信息，还可以通过接触用户身体的触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息。所述接触用户身体的动作可以包括：轻触、滑动、转动、点击、按压等等。例如：用户戴耳机听音乐在路上行走，左侧来车但是由于用户戴耳机无法听到相关声音，而且用户注意力不集中导致未能观察到左侧来车，此时，通过本发明的触觉感知系统，信息获取模块10获取左侧来车的信息，分析模块20根据左侧来车的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息(发出警告，躲避左侧来车)，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，输出模块30输出触觉感知信号，可以通过通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项向用户传递需要输出给用户的信息。例如：可以通过接触用户左臂来表示左侧，用接触用户的触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示来车的信息，可以包括：危险、需要躲避等信息。通过触觉感知信号向用户传递信息，可以在用户在不利于视听的环境中感知外界的信息，增强感知的效果，避免用户由于错过外界信息而导致不利的后果。

具体的触觉感知信号通过通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示哪些信息，可以建立触觉感知信号数据库，用于存储触觉感知信号与信息的对应关系。相关触觉感知信号与信息的对应关系，可以通过人工设定，也可以是由人工智能通过大数据分析得出，并且由用户经过训练熟悉并掌握。

本发明的触觉感知系统的工作的流程是：

首先，信息获取模块10获取信息。信息获取模块10可以包括图像传感器、音频获取装置、手势识别装置、动作识别装置、身体姿势识别装置、嗅觉识别装置、雷达装置、无线射频识别装置、定位装置、红外装置、紫外装置、激光扫描器、金属探测器、温感装置、光感装置、触感装置、气压传感器、水压传感器、磁场装置、脑机交换装置中的至少一个，也可以是其他适合的装置。所述信息用于供分析模块20进行分析处理，根据不同的具体用途，信息可以是多种不同类型的。例如：用途是辅助用户行走，那么，首先需要获取用户当前位置和目的地位置，还需要获取路途中的障碍物信息，有了充足的信息之后，才能针对信息分析处理得出需要输出给用户的信息。

然后，分析模块20根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息。例如：针对辅助用户行走的用途，获取的用户当前位置、目的地位置、障碍物等信息，建立三维空间模型，空间模型还可以包括与时间维度相关的信息，在本发明中，模型可以是映射实体场景/对象的模型；也可以是映射虚拟场景/对象的模型，如操作系统、操作界面、游戏、虚拟系统等；也可以是实体与虚拟的结合。建立模型后，将相关信息代入模型中，规划出适合用户的出行路线，并在用户出行的过程中，根据实际情况给出提示或指引用户按照规划的路线行走。

最后，分析模块20将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，由输出模块30输出给用户。例如：将用户行走的路线及根据实际情况给出的指引与提醒转化成触觉感知信号反馈给用户。可以在需要指引用户走到某个位置时，发出相应的触觉感知信号，通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力等，使用户能够通过触觉感知信号获取到该位置信息，从而走到该位置。在用户实际行走过程中，随着用户与目标位置之间的距离变化，调整触觉感知信号指引用户走到该位置。可以是在用户每次移动位置时，重新根据用户当前的位置与目标位置的变化，调整触觉感知信号，使用户在移动过程中不断感知目标位置，最终成功到达目标位置。如果路线中存在障碍物，可以用触觉感知信号，传递给用户表示障碍物位置、距离、高矮、危险程度等信息，使用户能够通过触觉感知信号感知到该障碍物的位置、距离、高矮、危险程度等信息，从而绕过该障碍物。

用于表示目的地和障碍物的不同接触用户身体的位置、动作、温度和压力的触觉感知信号可以是预先设定的，并且是用户经过训练可以分辨并理解其中含义的信号。例如：触觉感知系统可以设置和/或训练不同接触用户身体的位置、动作、温度和压力的触觉信号的定义，如对象的定义、目标的定义、方位的定义、距离的定义、颜色的定义、温度的定义、高低的定义、警告/危险信号的定义、操作信号的定义、操作结果的定义等。经过设置或训练后，用户感觉到有代表意义的触觉感知信号后，可以非常快的意识到该触觉感知信号或触觉感知信号的组合所表示的意义。本发明的触觉感知系统，还能通过非触觉信号向用户反馈信息，或通过触觉信号及非触觉信号联合向用户反馈信息。例如：可以通过触觉感知信号与视觉信号和/或听觉信息结合反馈信息，也可以通过脑机接口向用户反馈信息。在本发明中，触觉感知信号所表示的对象可以是代表具体的人、动物、物、位置，如钥匙孔、门把手等；也可以包括广泛的对象，比如前方有汽车、旁边有人等。

本发明的触觉感知系统，可以用于行走、寻物、游戏、计算机、虚拟现实技术等多种用途，盲人、聋哑人或正常人在光线不好、视力不佳、环境嘈杂等不利于视听的情况下，或者是不方便仔细观看或聆听的时候如驾驶时/使用耳机听音频时等等，可以方便的利用触觉感知系统进行行走、寻物、寻人、运动、学习、交流、对话、预警、练习、游戏、绘画、演奏、作曲、书写、工作等，还包括动作指引，提升触觉在这些领域的重要性，增强人们使用触觉感知信息的效果，使人类尤其是盲人或聋哑人可以更方便的生活。

下面以本发明的触觉感知系统帮助用户寻物为例具体说明。

第一步：信息获取模块10获取信息。所述信息用于供分析模块20进行分析处理，可以包括所寻物品的信息、物品的位置、用户当前所处的位置、周围的环境信息。可以是通过多个图像传感器从不同角度获取寻物空间内的影像数据用于空间建模及位置的计算，图像传感器可以设置在房间内适合的位置，也可以随身佩戴在用户身上。也可以是通过定位装置来获取空间内位置信息，或者通过物联网获取各物品的位置、大小等信息。

第二步：分析模块20根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息。可以是通过获取的信息建立空间模型，主要是通过多角度的空间影像数据，以及空间内的物品的位置信息和相关的大小尺寸等等。也可以是通过网络或其他方式获取已经建立的空间模型，或者是在已有的空间模型上进行修改，得到新的符合实际的空间模型。之后，再利用空间模型以及用户和物品的位置信息，规划出适合的取物路径。

还可以根据存放物品的空间/设备/家具/装置，规划拿到物品的方法，所述寻物取物还可以是分步实现。例如：1，走到储物房间门口；2，开门进入储物房间；3，走到储物柜前；4，打开第二格柜门；5，拿到要找的物品。

第三步：将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号。可以通过触觉感知信号与信息的对应关系来将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号。触觉感知信号通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示信息，使用户能够通过该信号来感知信息。

第四步，输出模块30向用户输出触觉感知信号。在本发明中，输出模块30为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置包括接触头和移动装置，所述接触头用于接触用户身体，所述移动装置与所述接触头连接，用于移动所述接触头完成接触动作，所述接触用户身体的动作可以包括：轻触、滑动、转动、点击、按压等等。所述接触装置，还可以包括两个及以上接触头，不同的接触头对应不同的身体位置，所述接触头用于接触用户身体，通过不同位置的接触头与身体的不同位置的接触完成各种接触动作。所述接触装置还包括压力调节器和/或温度调节器，所述压力调节器用于调节所述接触头接触用户身体的压力，所述温度调节器用于调节所述接触头接触用户身体的温度。在本发明中，所述接触装置的接触头还可以更换，用来提供不同触头类型、形状、接触面积的触觉感知信号。本发明可以通过多个接触装置，与/或不同接触装置上接触头完成的接触动作，与/或接触头的压力、温度、类型、形状、面积等信息组合输出相关信号。

如果规划的取物路径比较复杂，可以将该路径分成多个路径段，然后，通过多个触觉感知信号将不同路径段的相关信息反馈给用户，防止由于信息量过大使得触觉感知信号过于复杂，从而导致用户不能及时得出触觉感知信号所表示的信息。还可以根据用户移动的路线和规划路线，方向、高低的偏差、以及时间限制/紧迫程度、设置相应触觉感知信号反馈给用户，以使用户能够被不断校正、提醒。

本发明的触觉感知系统，还可以作为基于触觉的操作系统，用于操作计算机或智能设备，或其他适合的设备。现有的计算机系统通常使用视频操作界面，对于盲人或视力不好的人，或者普通人在远距离使用时，不能很好的将计算机系统反馈的信息传递给用户。如果采用本发明的触觉感知系统，将反馈的信息转化为触觉感知信号反馈给用户，可以实现盲人或视力不好的人，或者普通人在远距离方便的获取计算机系统反馈的信息，降低相关人员使用计算机系统及操控设备的难度。触觉感知系统的计算机系统可以和现有计算机系统一样，实现位置、路线、数量、大小、温度、时间、程度、形状、状态、对象的操作，还可以包括对象识别/区分/展开、对象虚拟位置的移动、对象修改/删除、生成、变更等等。还可以通过利用本发明的触觉感知系统控制设备完成对目标实物的操作，例如：通过本发明的触觉感知系统实现操作机械臂、机器人、智能家具、无人驾驶车辆、无人机、电纸书等等。

本发明的触觉感知系统，还可以包括数据传输模块，所述数据传输模块将信息获取模块10获取的信息发送至服务器，所述服务器根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，并将结果传输至所述数据传输模块。通过数据传输模块将数据传输至服务器进行分析计算，可以增加本发明的触觉感知系统的数据处理能力，可以降低分析模块20的计算量，降低对分析模块20的硬件需求，降低本发明的触觉感知系统的成本和重量。

本发明的触觉感知系统也可以通过数据传输模块从互联网或物联网，或其他信息系统中获取用于分析的信息。通过数据传输模块获取信息，可以获取更丰富更全面的信息，并且降低对信息获取模块10的硬件需求，降低本发明的触觉感知系统的成本和重量。

本发明的触觉感知系统，建立模型的方式可以是由单个系统建立完整的模型，或者由多个系统、设备基于统一的信号/信息标准分别建立一部分模型，再由其中一个或多个系统或服务器进行整合成为一套完整的模型。建立模型所需信息的获取方式可以是通过互联网、物联网、卫星、各种数据库、知识图谱、大数据挖据、人工智能学习、智能电器、智能家具、智能房屋(家庭、病房、医院、学校、工厂)、智能道路、智能汽车、智能城市系统、图像传感器、定位装置、音频获取装置等途径来获取。

本发明第二实施例参阅图2。图2为本发明第二实施例一种触觉感知系统的使用方法的方法流程图。如图所示，本发明的触觉感知系统的使用方法包括：

S1：获取用于分析的信息；

S2：根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；

S3：将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息；

S4：输出触觉感知信号。

本发明的一种触觉感知系统的使用方法与本发明的一种触觉感知系统的技术特征一一对应，可以参照前述一种触觉感知系统的说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明的一种触觉感知系统及其使用方法，触觉感知系统包括：信息获取模块、分析模块和输出模块。触觉感知系统的使用方法包括：获取用于分析的信息；根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度和压力中的至少一项来表示信息；输出触觉感知信号。通过本发明的一种触觉感知系统及其使用方法，能够帮助人们更好的利用触觉来感知外界的信息，增强感知的效果，并可以并可以帮助盲人、聋哑人或者帮助正常人在不利于视听的环境中提升行走、寻物、使用计算机以及智能设备/智能系统等的效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触觉感知系统，其特征在于，所述系统包括：信息获取模块、分析模块和输出模块，

所述信息获取模块用于获取信息，所述信息用于供分析模块进行分析处理；

所述分析模块用于根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息；

所述输出模块用于输出触觉感知信号。

2.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置包括接触头和移动装置，所述接触头用于接触用户身体，所述移动装置与所述接触头连接，用于移动所述接触头完成接触动作。

3.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置包括两个及以上接触头，所述接触头用于接触用户身体，通过不同的接触头与身体的不同位置接触完成接触动作。

4.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述输出模块为可穿戴设备，包括至少一个接触装置，所述接触装置还包括压力调节器和/或温度调节器，所述压力调节器用于调节所述接触头接触用户身体的压力，所述温度调节器用于调节所述接触头接触用户身体的温度。

5.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述信息获取模块包括图像传感器、音频获取装置、手势识别装置、动作识别装置、身体姿势识别装置、嗅觉识别装置、雷达装置、无线射频识别装置、定位装置、红外装置、紫外装置、激光扫描器、金属探测器、温感装置、光感装置、触感装置、气压传感器、水压传感器、磁场装置、脑机交换装置中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述触觉感知系统还能通过非触觉信号向用户反馈信息，或通过触觉信号及非触觉信号联合向用户反馈信息。

7.根据权利要求1所述的触觉感知系统，其特征在于：所述触觉感知系统还包括数据传输模块，所述数据传输模块将所述信息获取模块获取的信息发送至服务器，所述服务器根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息，再将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，并将结果传输至所述数据传输模块。

8.根据权利要求6所述的触觉感知系统，其特征在于：所述触觉感知系统还能通过所述数据传输模块从网络获取用于分析的信息。

9.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的触觉感知系统，其特征在于：所述触觉感知系统用于行走、寻物、寻人、运动、学习、交流、对话、预警、练习、游戏、计算机、虚拟现实技术中的至少一项。

10.一种如权利要求1-8中任一权利要求所述的触觉感知系统的使用方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用于分析的信息；

根据获取的信息进行分析，得到需要输出给用户的信息；

将需要输出给用户的信息转换成触觉感知信号，所述触觉感知信号是通过接触用户身体的位置，以及触头类型、形状、接触面积、动作、温度、时间和压力中的至少一项来表示信息；

输出触觉感知信号。

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