专利名称：一种远程触觉感知装置及其感知方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种远程触觉感知装置及其感知方法，利用本发明的装置及方法能使得移动终端用户在远程感知他们需要了解的物品的形状，大小等。
背景技术：
以往的手机的主要功能是实现通话、短信和上网等基本功能，随着处理器运算能力和无线网络传输速率的提高，上网和网络下载也越来越便捷，甚至于第三代手机已经实现了视频电话。但是，这些都是视觉和听觉的交互，随着科技的发展，手机不会单单是对外联络的工具，它也会成为人们通过触觉感知物体的工具。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种远程触觉感知装置及其感知方法，以实现手机用户能在远程感知他们需要了解的物品的形状、大小等。
为解决本发明的上述问题，本发明提供了一种远程触觉感知装置，其中，包括一网络服务器，其上设置有与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，其中，所述控制模块进一步包括用于驱动所述力反馈工具的力反馈工具驱动模块及用于实现虚拟世界与真实世界的触觉交互的力反馈模块；一移动终端，用于下载所述网络服务器中的所述虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，并在其屏幕上显示所述虚拟物体图形及一虚拟手；一力反馈工具，与所述移动终端相连接；用户利用所述虚拟物体图形数据及力反馈参数，通过在移动终端运行所述控制模块，实现通过操纵所述力反馈工具来控制所述虚拟手去触摸所述虚拟物体，并通过所述力反馈工具来获得触摸真实物体的感觉。
所述的远程触觉感知装置，其中，所述力反馈工具与所述移动终端通过数据线相连接。
所述的远程触觉感知装置，其中，所述力反馈工具驱动模块和/或力反馈模块预先设置在所述移动终端中。
所述的远程触觉感知装置，其中，所述力反馈模块采用的力反馈算法为三向应力状态的广义虎克定律。
所述的远程触觉感知装置，其中，所述移动终端上设置有一接口，用于与所述力反馈工具相连接。
所述的远程触觉感知装置，其中，所述虚拟物体图形为与真实物体相对应的三维立体图形。
本发明进一步提供了一种远程触觉感知方法，其中，包括在网络服务器上设置与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，其中，所述控制模块进一步包括用于驱动所述力反馈工具的力反馈工具驱动模块及用于实现虚拟世界与真实世界的触觉交互的力反馈模块；移动终端从网络服务器上下载与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块；连接移动终端与力反馈工具，用户利用所述虚拟物体图形数据及力反馈参数，在移动终端运行所述控制模块，并通过操纵所述力反馈工具来控制所述虚拟手去触摸所述虚拟物体以通过所述力反馈工具来获得触摸真实物体的感觉。
所述的远程触觉感知方法，其中，进一步包括将所述力反馈工具驱动模块和/或力反馈模块预先设置在所述移动终端中的步骤。
所述的远程触觉感知方法，其中，进一步包括在移动终端运行所述控制模块时，在移动终端的屏幕上显示与真实物体相对应的虚拟物体的三维立体图形及一虚拟手的步骤。
利用本发明的装置及方法可以实现在没有看到实物之前用户就可以对此物品的形状大小，手感有了明确的了解。对于现在的网上购物，由于用户无法了解想购买商品的实际质地而常常买到不能称心如意的商品，本发明可以有效地改善此类问题。
图1为在本发明的一实施例中，移动终端与网络服务器相连接的示意图；图2为在本发明的一实施例中，移动终端与力反馈工具相连接的示意图；图3为利用本发明一实施例的方法进行远程触觉感知的示意图；图4为在本发明的一实施例中采用的力反馈算法示意图；图5为在本发明的一实施例中，利用移动终端进行远程触觉感知的操作流程示意图。
具体实施例方式
图1为在本发明的一实施例中，移动终端与网络服务器相连接的示意图。如图1所示，移动终端1通过网络向网络服务器2发送请求，网络服务器2返回3D(三维立体)图形数据、力反馈参数和包括控制算法的控制软件模块。
图2为在本发明的一实施例中，移动终端与力反馈工具相连接的示意图。如图2所示，移动终端3通过数据线4与力反馈工具5(如Joystick)连接在一起，通过力反馈工具5控制虚拟手帮助用户感知物体地形状大小和手感。
本发明一实施例的远程触觉感知装置主要由网络服务器，手机，数据线和力反馈工具(如Joystick或Data Glove等)构成。图3为利用本发明一实施例的方法进行远程触觉感知的示意图。如图3所示，网络服务器上储存了根据真实物体数据由电脑制作的虚拟物体的3D图形数据、力反馈的参数及控制软件模块。如果用户想了解某个物体的形状大小及其手感。用户可以通过手机的上网功能如手机的WAP浏览功能下载相应物体的图形数据、力反馈参数及控制软件模块，并可将下载的内容存储在手机内的存储器中。下载完后，用户通过数据线如RS232数据线将手机和力反馈装置连接起来。启动已下载的控制软件模块，手机屏幕可以显示出虚拟物体的3D图形和一支虚拟手，这时用户使用力反馈装置(如PhamtonTM力反馈系列)控制虚拟手去触摸手机中的虚拟物体任何部分，由于使用了力反馈的控制算法，用户可以有触摸到真实物体的感觉，并能知道物体的大小。
在本发明的一实施例中的力反馈算法采用三向应力状态的广义虎克定律，即三个单向应力状态的迭加，每个物体在每个点上的弹性系数各不相同，从而可以使用户有不同的感觉。3D图形可通过JAVA或者OpenGL绘制。控制软件模块中包含对力反馈工具的驱动程序模块和一力反馈模块以实现现实世界与虚拟世界触觉交互时的稳定控制算法，控制软件模块可以预装到手机中。其中，图4为在本发明的一实施例中采用的力反馈算法示意图。当虚拟手触摸到虚拟物体的某一个点时，力反馈算法根据虎克定律计算出X、Y、Z方向的力，然后将这些数据通过数据线(如RS232电缆)传给力反馈装置(如Phantom系列力反馈装置)，由它将真实的力传达给用户，从而完成人与虚拟世界的触觉交互。
如图5所示，在本发明的一实施例中，利用移动终端进行远程触觉感知的操作流程包括如下步骤步骤501，在手机中预装力反馈装置的驱动程序模块；步骤502，用户启动手机并连接到INTERNET；步骤503，浏览相关网页并下载想了解物体的图形和力反馈数据；步骤504，通过数据线连接力反馈装置和手机；步骤505，运行手机中已下载的控制程序模块，手机屏幕出现物体的虚拟3D图形和虚拟手；步骤506，通过力反馈装置控制虚拟手触摸虚拟物体，同时用户有不同的力感。利用本发明的装置及方法可以实现在没有看到实物之前用户就可以对此物品的形状大小，手感有了明确的了解。对于现在的网上购物，由于用户无法了解想购买商品的实际质地而常常买到不能称心如意的商品，本发明可以有效地改善此类问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种远程触觉感知装置，其特征在于，包括一网络服务器，其上设置有与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，其中，所述控制模块进一步包括用于驱动所述力反馈工具的力反馈工具驱动模块及用于实现虚拟世界与真实世界的触觉交互的力反馈模块；一移动终端，用于下载所述网络服务器中的所述虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，并在其屏幕上显示所述虚拟物体图形及一虚拟手；一力反馈工具，与所述移动终端相连接；用户利用所述虚拟物体图形数据及力反馈参数，通过在移动终端运行所述控制模块，实现通过操纵所述力反馈工具来控制所述虚拟手去触摸所述虚拟物体，并通过所述力反馈工具来获得触摸真实物体的感觉。
2.根据权利要求1所述的远程触觉感知装置，其特征在于，所述力反馈工具与所述移动终端通过数据线相连接。
3.根据权利要求1所述的远程触觉感知装置，其特征在于，所述力反馈工具驱动模块和/或力反馈模块预先设置在所述移动终端中。
4.根据权利要求1所述的远程触觉感知装置，其特征在于，所述力反馈模块采用的力反馈算法为三向应力状态的广义虎克定律。
5.根据权利要求1所述的远程触觉感知装置，其特征在于，所述移动终端上设置有一接口，用于与所述力反馈工具相连接。
6.根据权利要求1所述的远程触觉感知装置，其特征在于，所述虚拟物体图形为与真实物体相对应的三维立体图形。
7.一种适用于权利要求1所述远程触觉感知装置的远程触觉感知方法，其特征在于，包括在网络服务器上设置与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，其中，所述控制模块进一步包括用于驱动所述力反馈工具的力反馈工具驱动模块及用于实现虚拟世界与真实世界的触觉交互的力反馈模块；移动终端从网络服务器上下载与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块；连接移动终端与力反馈工具，用户利用所述虚拟物体图形数据及力反馈参数，在移动终端运行所述控制模块，并通过操纵所述力反馈工具来控制所述虚拟手去触摸所述虚拟物体以通过所述力反馈工具来获得触摸真实物体的感觉。
8.根据权利要求7所述的远程触觉感知方法，其特征在于，进一步包括将所述力反馈工具驱动模块和/或力反馈模块预先设置在所述移动终端中的步骤。
9.根据权利要求7或8中任一权利要求所述的远程触觉感知方法，其特征在于，进一步包括在移动终端运行所述控制模块时，在移动终端的屏幕上显示与真实物体相对应的虚拟物体的三维立体图形及一虚拟手的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种远程触觉感知装置，包括一网络服务器，其上设置有与真实物体相对应的虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，其中，所述控制模块进一步包括用于驱动所述力反馈工具的力反馈工具驱动模块及用于实现虚拟世界与真实世界的触觉交互的力反馈模块；一移动终端，用于下载所述网络服务器中的所述虚拟物体图形数据、力反馈参数和/或控制模块，并在其屏幕上显示所述虚拟物体图形及一虚拟手；一力反馈工具，与所述移动终端相连接；用户利用所述虚拟物体图形数据及力反馈参数，通过在移动终端运行所述控制模块，实现通过操纵所述力反馈工具来控制所述虚拟手去触摸所述虚拟物体，并通过所述力反馈工具来获得触摸真实物体的感觉。
文档编号G06F3/00GK101034307SQ200610011438
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月6日 优先权日2006年3月6日
发明者娄智 申请人:乐金电子(中国)研究开发中心有限公司