簡介
編輯振動反饋(也被稱為動覺交流或三維觸摸)是一種通過向用戶施加力、振動或運動來創造觸摸體驗的技術。
這些技術可用于在計算機模擬中創建虛擬對象,控制虛擬對象,并加強對機器和設備的遠程控制(遠程機器人)。
觸覺設備可以結合觸覺傳感器,測量用戶施加在界面上的力。觸覺這個詞來自希臘語:?πτικ??(haptikos),意思是觸摸,與觸覺有關。簡單的觸覺設備以游戲控制器、操縱桿和方向盤的形式常見。
震動反饋通過允許創建可控的觸覺虛擬物體,促進了對人類觸覺如何工作的研究。大多數研究人員將人類觸覺分為三個感覺系統:皮膚、運動感和觸覺。
所有由皮膚和動覺感受器介導的感知都被稱為觸覺。觸覺可分為被動觸覺和主動觸覺,而觸覺一詞通常與用于交流或識別物體的主動觸覺相關。
歷史
編輯觸覺技術最早的應用之一是在使用伺服機械系統來操作控制面的大型飛機上。在沒有舵機的輕型飛機中,當飛機接近失速速度時,飛行員的控制會感覺到空氣動力緩沖(振動)。這是對危險飛行狀況的一個有用的警告。
舵機往往是單向的,這意味著施加在控制面的空氣動力的外力在控制上是感覺不到的,導致缺乏這一重要的感覺線索。為了解決這個問題,用彈簧和砝碼來模擬缺少的法向力。攻角被測量,當臨界失速點接近時,桿狀振動器被嚙合,模擬一個較簡單的控制系統的反應。
另外,可以測量伺服力,并將信號指向控制上的伺服,這也被稱為力反饋。力反饋已經在一些挖掘機上實現了實驗,在挖掘混合材料(如嵌入淤泥或粘土中的大石頭)時很有用。它使操作者能夠感覺到并在看不見的障礙物周圍工作。
在20世紀60年代,Paul Bach-y-Rita開發了一個視覺替代系統,使用一個20x20的金屬棒陣列,可以升高和降低,產生類似于屏幕像素的觸覺點。坐在裝有這種裝置的椅子上的人可以根據戳在他們背上的點的模式來識別圖片。
美國第 一個觸覺電話的專利于1973年授予托馬斯-D-香農。
20世紀70年代初,貝爾電話實驗室的A.Michael Noll建造了一個早期的觸覺人機通信系統,其發明于1975年獲得專利。
1994年,Aura Interactor背心被開發出來。該背心是一種可穿戴的力反饋裝置,它監測音頻信號并使用電磁致動器技術將低音聲波轉換為可代表拳腳等動作的振動。背心插入立體聲、電視或錄像機的音頻輸出,音頻信號通過嵌入背心的一個揚聲器再現。
1995年,托馬斯-梅西開發了PHANToM(Personal HAptic iNTerface Mechanism)系統。它在計算機手臂的末端使用頂針狀的容器,人的手指可以插入其中,使他們能夠感覺到計算機屏幕上的物體。
1995年,挪威人蓋爾-延森(Geir Jensen)描述了一種帶有皮膚敲擊機制的腕表觸覺設備,稱為Tap-in。該手表將通過藍牙連接到手機上,而敲擊頻率模式將使佩戴者能夠用選定的短信息回應來電者。
2015年,蘋果手表問世。它使用皮膚輕拍感應來傳遞來自佩戴者手機的通知和警報。
機械觸摸感應的類型
編輯人類對皮膚中機械負荷的感應是由機械感受器管理的。有許多類型的機械感受器,但存在于指墊中的機械感受器通常分為兩類。快作用(FA)和慢作用(SA)。
SA機械感受器對相對較大的應力和低頻率敏感,而FA機械感受器對較小的應力和高頻率敏感。
這樣做的結果是,一般來說,SA傳感器可以檢測到振幅大于200微米的紋理,而FA傳感器可以檢測到振幅小于200微米的紋理,低至約1微米,盡管一些研究表明,FA只能檢測到比指紋波長小的紋理。
FA機械感受器通過感應摩擦產生的振動和指紋紋理在細小的表面紋理上的移動來實現這種高分辨率的感應。
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