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公开(公告)号：CN101635063A
公开(公告)日：2010-01-27
申请号：CN200910184544.7
申请日：2009-08-31
Applicant: 东南大学
IPC: G06T17/00
Abstract: 本发明公开了一种椭圆截面弹性柱体自由扭转/变形的模拟方法，其特征是以椭圆截面弹性柱体的棱线为经线，以截面线为纬线，通过相邻的经线、相邻的纬线将椭圆截面弹性柱体侧面分割成一系列块状区域；在椭圆截面弹性柱体自由端施加扭矩作用下，使其产生自由扭转变形，利用扭转应力函数与单位长度的相对扭转角及扭矩之间的对应关系可求出任一关键点在扭矩作用下的变形量；采用插值计算计算任意块状区域内任意一点的变形量，进而更新绘制扭转后的弹性柱体模型；该模拟方法计算简单，能准确快速的计算扭转变形，实现对弹性柱体的实时变形仿真。在交互过程中，自然舒适、力触觉感觉平稳、模拟效果逼真。
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公开(公告)号：CN101587372B
公开(公告)日：2010-09-15
申请号：CN200910031935.5
申请日：2009-07-03
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种用于虚拟现实人机交互的基于物理意义的增强力触觉建模方法，其特征是虚拟代理未碰撞到虚拟软组织之前，仅反馈输出与软组织表面距离有关的白噪声信号。而交互过程中，反馈输出人手皮肤可敏感感知的白噪声信号与采用等比例层状并联力触觉建模方法计算出来的反应在外力作用下软组织实时变形仿真的力触觉信息叠加在一起的信号；等比例层状并联力触觉建模方法中每层各个弹簧变形量之和的叠加对外等效为物体表面的变形，与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面接触力。该建模方法计算简单，能准确快速的计算变形，实现对软组织的实时变形仿真。在交互过程中，自然舒适、力触觉感觉平稳、模拟效果逼真。
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公开(公告)号：CN101943946B
公开(公告)日：2013-10-30
申请号：CN201010272413.7
申请日：2010-09-03
Applicant: 东南大学
IPC: G06F3/01 , G06F3/0346
Abstract: 本发明公开了基于三维力传感器的二维图像力触觉再现控制方法及系统，其特征是将三维力传感器固定在力触觉交互设备端部的手柄上，实时采集力触觉交互设备所输出的图像接触力，同时对采集到的图像接触力信号进行闭环控制，采用比例控制算法，实时调整图像接触力信号的输出。本发明采用了闭环反馈控制策略，提高了图像接触力的输出精度和控制系统的稳定性，增强了人机交互时的真实性，此外本发明采用模块化的系统结构，系统移植性强。
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公开(公告)号：CN101901565B
公开(公告)日：2011-10-05
申请号：CN201010173563.2
申请日：2010-05-14
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种支持力触觉反馈的虚拟柔性体手术仿真系统，其特征是采用一种新颖的基于物理意义的等节距圆锥形螺旋弹簧力触觉建模方法，该建模方法中每层等节距圆锥形螺旋弹簧变形量之和的叠加对外等效为柔性体表面的变形，与之相连的每层等节距圆锥形螺旋弹簧开始接触时消耗的外力之和等效为给定的柔性体表面给定的虚拟接触力，建模方法简单，变形计算过程简便，能够保证变形仿真具有较高精度；该系统能较好地模拟虚拟代理对柔性体进行按压的虚拟变形仿真，在交互过程中，可使操作者实时、真实地感知到仿真过程中的力触觉信息。
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公开(公告)号：CN101853072B
公开(公告)日：2011-07-27
申请号：CN201010173577.4
申请日：2010-05-14
Applicant: 东南大学
IPC: G06F3/01
Abstract: 本发明公开了一种用于柔性体变形仿真的等节距圆锥形螺旋弹簧力触觉建模方法，其特征是只有当检测到虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上任何一点时，在给定虚拟接触力作用下，虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部才填充该等节距圆锥形螺旋弹簧模型，进而用于该局部区域力与变形之间的计算；输出反馈由等节距圆锥形螺旋弹簧力触觉建模方法计算出来的反应在外力作用下柔性体实时变形仿真的力触觉信息的信号；该建模方法中每层的等节距圆锥形螺旋弹簧变形量之和的叠加对外等效为柔性体表面的变形。该模型的建模方法简单，变形计算过程简便，因而能够保证变形仿真具有较高精度，在模拟柔性体变形仿真形变时具有较好的稳定性和实时性。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN102054122B
公开(公告)日：2013-01-09
申请号：CN201010520893.4
申请日：2010-10-27
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种基于实际测量的纹理的力触觉表达方法，其特征是当力触觉再现设备的操作柄与虚拟纹理表面发生碰撞后，以法向纹理力、法向束缚力及切向摩擦力的合力作为接触力输出给操作者。法向纹理力由测量真实划过纹理表面的压力获得，用施力恒定且底部带有压力传感器的机械臂在纹理材料表面匀速划过，同时采集数据，数据经过修正错误项、平滑、电压压力值转换、减去机械臂恒力值后转换为法向纹理力；法向束缚力建模为弹簧阻尼模型；切向摩擦力建模综合了静摩擦力和滑动摩擦力两个阶段，静摩擦阶段建模为最大静摩擦力和正弦函数的乘积，动摩擦阶段动摩擦系数由反映纹理凹凸程度的法向纹理力计算得到，提高了纹理表达的真实感。
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公开(公告)号：CN102054122A
公开(公告)日：2011-05-11
申请号：CN201010520893.4
申请日：2010-10-27
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种基于实际测量的纹理的力触觉表达方法，其特征是当力触觉再现设备的操作柄与虚拟纹理表面发生碰撞后，以法向纹理力、法向束缚力及切向摩擦力的合力作为接触力输出给操作者。法向纹理力由测量真实划过纹理表面的压力获得，用施力恒定且底部带有压力传感器的机械臂在纹理材料表面匀速划过，同时采集数据，数据经过修正错误项、平滑、电压压力值转换、减去机械臂恒力值后转换为法向纹理力；法向束缚力建模为弹簧阻尼模型；切向摩擦力建模综合了静摩擦力和滑动摩擦力两个阶段，静摩擦阶段建模为最大静摩擦力和正弦函数的乘积，动摩擦阶段动摩擦系数由反映纹理凹凸程度的法向纹理力计算得到，提高了纹理表达的真实感。
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公开(公告)号：CN101943946A
公开(公告)日：2011-01-12
申请号：CN201010272413.7
申请日：2010-09-03
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了基于三维力传感器的二维图像力触觉再现控制方法及系统，其特征是将三维力传感器固定在力触觉交互设备端部的手柄上，实时采集力触觉交互设备所输出的图像接触力，同时对采集到的图像接触力信号进行闭环控制，采用比例控制算法，实时调整图像接触力信号的输出。本发明采用了闭环反馈控制策略，提高了图像接触力的输出精度和控制系统的稳定性，增强了人机交互时的真实性，此外本发明采用模块化的系统结构，系统移植性强。
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公开(公告)号：CN101587372A
公开(公告)日：2009-11-25
申请号：CN200910031935.5
申请日：2009-07-03
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种用于虚拟现实人机交互的基于物理意义的增强力触觉建模方法，其特征是虚拟代理未碰撞到虚拟软组织之前，仅反馈输出与软组织表面距离有关的白噪声信号。而交互过程中，反馈输出人手皮肤可敏感感知的白噪声信号与采用等比例层状并联力触觉建模方法计算出来的反应在外力作用下软组织实时变形仿真的力触觉信息叠加在一起的信号；等比例层状并联力触觉建模方法中每层各个弹簧变形量之和的叠加对外等效为物体表面的变形，与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面接触力。该建模方法计算简单，能准确快速的计算变形，实现对软组织的实时变形仿真。在交互过程中，自然舒适、力触觉感觉平稳、模拟效果逼真。
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公开(公告)号：CN101819462B
公开(公告)日：2011-07-20
申请号：CN201010123611.7
申请日：2010-03-12
Applicant: 东南大学
Abstract: 本发明公开了一种用于虚拟现实人机交互的基于力/触觉交互设备的图像纹理的力触觉再现系统，其特征是当力/触觉交互设备在虚拟环境下的虚拟代理滑过虚拟物体的纹理表面时，首先基于图像处理的方法得到接触点所对应的物体纹理的表面高度和反映接触点粗糙程度的动摩擦系数，然后分别建立反映接触点凹凸程度的连续法向接触力模型和反映接触点粗糙程度的切向摩擦力模型，最后通过力/触觉交互设备将纹理接触力实时反馈给操作者，实现人手指划过虚拟物体表面纹理的力触觉表达和再现。所反馈的连续变化法向力不仅使得在进行人机交互时更加真实，而且使得交互系统更加稳定，所反馈的与接触点粗糙程度的有关的摩擦力也进一步提高了纹理再现时的真实感。
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