控制触觉设备的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及触觉领域。本发明还在使用一个或多个力反馈设备渲染的运动的触觉效果的背景下理解。本发明可以例如实现在汽车或飞行器模拟器、视频游戏、主题乐园吸引中，在家中实现用于在观看电影的同时渲染触觉效果，或者实现在剧院大厅(例如电影院)中。
【背景技术】
[0002]根据现有技术，已知设计运动模拟器以使观众成员感觉运动。运动模拟器被密集地用作驱动或飞行模拟器，用于学习目的或用于增强具有运动的触觉效果的视频观看体验。它们中的大多数基于 S t ewar t 平台(B.Das gup ta，“The Stewart platformmanipulator: a review”，Mechanism and Machine Theory，第35卷，第I期，第15-40页，2000年I月)。运动模拟器基本上是附接在该类型平台上的座位，其可以特别地用于增强视听体验。通过这样的运动模拟器，用户的整个身体被移动以产生各种感觉，诸如加速、下落或通过突变的气流。这样的运动模拟器影响位于内耳并且由三个正交取向的半规管和两个耳石组织构成的用户的前庭系统组织。半规管允许检测旋转移动(角加速度)，而耳石组织将关于线性加速度的信息发送给大脑。用户能够感测其身体的加速和旋转，并由此感觉到移动。但是基于Stewart平台的这些运动模拟器仍然很贵，从而限制了它们的使用。
[0003]运动的感觉还可以由力反馈设备引起，如在W02011/032937中所公开的那样。通过对用户的手施加力，系统通过力反馈产生运动的错觉。虽然接口正牵引着手，用户感觉正向前移动。力反馈设备给出用户的动觉感。因为力反馈设备影响用户的动觉感而不是用户的前庭系统，因此适于控制Stewart平台的位移以及与这样的位移相关联的触觉效果的方法不适于控制力反馈设备和相关联的触觉效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的这些不足中的至少一个。
[0005]更具体地，本发明的目的在于控制由力反馈设备的位移引起的运动和移动的用户检验。
[0006]本发明涉及一种用于控制与用户的身体的至少一部分相关联的至少一个力反馈设备的方法。该方法包含以下步骤:
[0007]-根据表示所述至少一个力反馈设备的位移的至少一个参数来确定所述身体的至少一部分的移动的速度值，所述身体的至少一部分的位移由所述至少一个力反馈设备的位移引起；
[0008]-比较所确定的速度值与阈值速度值，以确定所述至少一个力反馈设备的位移是否被用户感知；
[0009]-根据比较结果来控制所述至少一个参数。
[0010]根据具体特征，根据所述身体的至少一部分的生物学模型来获得所述身体的至少一部分的移动的速度的确定。
[0011]有利地，根据与所述身体的至少一部分相关联的生物力学约束来确定阈值速度值。
[0012]根据具体特征，当所确定的速度值大于或等于阈值速度值时，所述至少一个力反馈设备的位移被用户感知。
[0013]有利地，控制所述至少一个参数包含当所述至少一个力反馈设备的位移被用户感知时修改所述至少一个参数。
[0014]根据另外的特征，所述至少一个参数属于包含以下的参数组:
[0015]位移的幅度；
[0016]位移的开始时间；
[0017]位移的持续时间；
[0018]位移的开始位置；
[0019]位移的速度。
[0020]本发明还涉及一种被配置用于控制与用户的身体的至少一部分相关联的至少一个力反馈设备的设备，该设备包含至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为:
[0021]-根据表示所述至少一个力反馈设备的位移的至少一个参数来确定所述身体的至少一部分的移动的速度值，所述身体的至少一部分的位移由所述至少一个力反馈设备的位移引起；
[0022]-比较所确定的速度值与阈值速度值，以确定所述至少一个力反馈设备的位移是否被用户感知；
[0023]-根据比较结果来控制所述至少一个参数。
[0024]有利地，所述至少一个处理器被配置用于根据所述身体的至少一部分的生物学模型来确定所述身体的至少一部分的移动的速度。
[0025]根据具体特征，所述至少一个处理器还被配置用于根据与所述身体的至少一部分相关联的生物力学约束来确定阈值速度值。
[0026]根据另外的特征，当所确定的速度值大于或等于阈值速度值时，所述至少一个力反馈设备的位移被用户感知。
[0027]有利地，所述至少一个处理器还被配置用于当所述至少一个力反馈设备的位移被用户感知时修改所述至少一个参数。
[0028]根据具体特征，该设备包含用于显示用户感知所述至少一个力反馈设备的位移的可能性的信息的部件。
[0029]本发明还涉及一种计算机程序产品，其包含当所述程序在计算机上被执行时，用于由至少一个处理器执行以执行用于控制至少一个力反馈设备的方法的程序代码的指令。
【附图说明】
[0030]通过阅读下面的描述，将更好地理解本发明，其他具体特征和优点将呈现，该描述参照附图，在附图中:
[0031]图1A和IB示出根据本发明的具体实施例的包含力反馈设备的运动模拟器；
[0032]图2示出根据本发明的具体实施例的图1A和IB的运动模拟器的控制；
[0033]图3A至3E示出根据本发明的具体实施例的由图1A和IB的运动模拟器的力反馈设备的位移引起的触觉效果；
[0034]图4示出根据本发明的具体实施例的适于帮助控制图1A和IB的运动模拟器的图形用户界面；
[0035]图5以图解示出根据本发明的具体实施例的实现用于控制图1A和IB的运动模拟器的方法的设备；
[0036]图6示出根据本发明的具体实施例的用于控制图1A和IB的运动模拟器的方法；
[0037]图7示出根据本发明的具体实施例的使用图1A和IB的运动模拟器的用户的模型。
【具体实施方式】
[0038]将参照用于控制例如形成运动模拟器的一个或多个力反馈设备的方法的具体实施例来描述本发明。有利地，每个力反馈设备与用户的身体的一部分(例如，手臂、头部或腿)相关联，并且力反馈设备的位移拖拽身体的相关联的部分，使其移动。表示力反馈设备的位移的参数用于确定由与身体的一部分相关联的力反馈设备引起的身体的该部分的移动的速度。比较这样确定的速度值与阈值速度值，使得能够确定身体的该部分的位移是否被用户感知。根据比较结果，控制表示力反馈设备的位移的参数，例如以增加或减少由力反馈设备的位移引起的身体的所述部分的移动的速度。这有利地允许管理用户的移动的效果体验的体验，其在效果过低的情况下可以被用于增加效果，或者被用于以效果不再被用户感知的方式减小效果，例如用于冲洗滤波器(washout filter)。
[0039]图1A示出根据本发明的具体且非限制性的实施例的运动模拟器I，图1B示出在图1A的运动模拟器I上坐下的用户11。为此，有利地，运动模拟器包含椅子10，有利地，椅子10包含座位和靠背。根据变体，椅子10可仅包含座位，并且没有靠背。两个手部力反馈设备102和103位于椅子10的两侧上。用户的手每一个放在手部力反馈设备102、103之一上。手部力反馈设备102和103以用户11容易抓住它们的方式来安置。被称为头部力反馈设备的第三力反馈设备101位于头部后面的水平面上，亦即代替枕头。有利地，力反馈设备101、102和103位于以力反馈设备被安置为与用户的身体的特定部分(例如，手部和头部)接触的方式配置的框架105上。有利地，可调节力反馈设备101至103中的每一个的位置，以适合用户11的大小和形态。为此目的，框架105例如是可调节的，亦即，手部力反馈设备102和103之间的距离例如是可调节的和/或椅子10的座位与头部力反馈设备之间的距离例如是可调节的。如图1B所示，用户11在每个手中具有力反馈设备102、103的把手，并且用户11的头部靠在头部力反馈设备101上。根据轴X、Y和Z(形成标准正交基的轴X、Y和Z)的力反馈设备101至103的位移引起用户的肢体和头部的移动。有利地，力反馈设备的位移经由例如表示在标准正交基中表示的力反馈设备的初始和最终坐标X、￥和〗(对应于位移的开始处