本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种具有多种振动模式的触觉交互装置。
背景技术：
近几年来，虚拟现实(VR)技术及应用呈现井喷式发展，三星、索尼、Facebook等不断推出最新的VR设备，但这些设备均聚焦于视觉呈现，缺乏触觉体验，极大制约了VR系统的交互性和沉浸感。
现有技术中已经出现了具有振动触觉反馈的交互手柄，主要有HTC Vive手柄、Oculus Touch手柄，虽然这些交互手柄具有振动反馈功能，但它们依然存在以下缺点：手柄里面只放置了一个振动单元，当放置于手柄中的振动单元振动时，手柄全身振动。这也造成了手柄振动反馈模式单一，即只有手柄全局振动这一种反馈模式，由此可见，现有虚拟现实领域的手柄装置虽然能提供一定程度的振动反馈，但由于其振动模式单一，而不能满足人们的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有多种振动模式的触觉交互装置，该装置结构简单、加工成本低且具有多种振动模式的触觉反馈，能够给用户提供更丰富的振动触觉体验。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有多种振动模式的触觉交互装置，所述装置包括多个振动单元、手柄柄身、微控制器和电源，其中：
所述多个振动单元与所述微控制器电相连，所述微控制器与电源相连；
所述多个振动单元设置于所述手柄柄身的内壁，用于提供振动反馈；
所述微控制器用于控制振动单元振动以产生不同的振动模式；当所述微控制器接受到命令时，按相应的解析程序来解析命令获得控制参数，再根据获得的控制参数来控制所述多个振动单元的振动；
所述电源用于给所述微控制器和多个振动单元供电。
将所述手柄柄身的内壁展开，所述多个振动单元呈T型设计，上方排列有若干个振动单元，而位于中间的振动单元下方再排布若干个振动单元。
所述微控制器通过改变每个振动单元振动顺序、每个振动单元振动持续时间、每个振动单元振动幅值、相连两个振动单元振动的间隔时间来产生不同的振动模式。
所述多个振动单元具体为6个，将6个振动单元分成2个组，所述手柄柄身内壁上方的3个振动单元为一组，下方的3个振动单元为另外一组；
在振动之前，由所述微控制器指定哪一组先振动，然后再指定这一组内的3个振动单元的振动先后顺序、各个振动单元振动持续时间、各个振动单元振动幅值以及相连两个振动单元振动的间隔时间。
所述振动模式包含振动流模式，具体为：
所述手柄柄身内壁上方的振动单元从左往右或从右往左依次振动，以及下方的振动单元从上往下或从下往上依次振动。
所述振动流模式的强度包括：恒定强度、逐渐变强和逐渐变弱；
且所述振动流模式的流动速度可调，包括快速或慢速流动。
所述多个振动单元采用偏心旋转质量传动器或线性谐振传动器设计。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置结构简单、加工成本低且具有多种振动模式的触觉反馈，能够给用户提供更丰富的振动触觉体验，进而增加人在VR环境中的沉浸感，以及满足触觉信息表达的多样性需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的具有多种振动模式的触觉交互装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供振动单元分布示意图；
图3为本发明实施例所提供振动流模式的示意图；
图4为本发明实施例所提供手柄握持方式的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的具有多种振动模式的触觉交互装置的结构示意图，所述装置主要包括多个振动单元、手柄柄身、微控制器和电源，其中：
所述多个振动单元与所述微控制器电相连，所述微控制器与电源相连；具体实现中，所述多个振动单元可以采用偏心旋转质量传动器(ERM)或线性谐振传动器(LRA)设计，所述微控制器可以采用Arduino或者STM 32等。
所述多个振动单元设置于所述手柄柄身的内壁，用于提供振动反馈；具体实现中，该手柄柄身的外形可以为圆柱形或其他流线型结构，此处不做限定。
所述微控制器，写有解析控制命令的程序，用于控制振动单元振动以产生不同的振动模式；当所述微控制器接受到命令时，按相应的解析程序来解析命令获得控制参数，再根据获得的控制参数来控制所述多个振动单元的振动；
所述电源用于给所述微控制器和多个振动单元供电。
如图2所示为本发明实施例所提供振动单元分布示意图，将所述手柄柄身的内壁展开，所述多个振动单元呈T型设计，上方排列有若干个振动单元，而位于中间的振动单元下方再排布若干个振动单元。图2中的振动单元为6个，上方排列3个振动单元，中间振动单元的下方再排列3个振动单元。
所述微控制器通过改变每个振动单元振动顺序、每个振动单元振动持续时间、每个振动单元振动幅值、相连两个振动单元振动的间隔时间来产生不同的振动模式。
举例来说，多个振动单元具体为6个，将6个振动单元分成2个组，所述手柄柄身内壁上方的3个振动单元为一组，下方的3个振动单元为另外一组；
在振动之前，由所述微控制器指定哪一组先振动，然后再指定这一组内的3个振动单元的振动先后顺序、各个振动单元振动持续时间、各个振动单元振动幅值以及相连两个振动单元振动的间隔时间。
具体实现中，振动模式还可以包含振动流模式(Vibration Flow)，所述振动流模式是利用人的触幻觉以及振动单元特定的振动规律让人感觉受到的振动刺激如水流一样流过手掌表面，具体为所述手柄柄身内壁上方的振动单元从左往右或从右往左依次振动，以及下方的振动单元从上往下或从下往上依次振动。如图3所示为本发明实施例所提供振动流模式的示意图，振动流模式确定了流向，即确定了本次需要振动的振动组组号、组内振动单元振动次序，从而只需设定各个振动单元振动持续时间、各个振动单元振动幅值、相连两个振动单元振动的间隔时间，来产生一种如水流般的振动刺激。
另外，振动流模式的强度包括：恒定强度、逐渐变强和逐渐变弱；且所述振动流模式的流动速度可调，包括快速或慢速流动。
具体实现中，在使用该交互装置时可以按照指定的握持方式握住，如图4所示为本发明实施例所提供手柄握持方式的示意图，大拇指、食指与手柄内壁上方的3个振动单元基本在同一个水平面上，手掌覆盖在内壁下方3个振动单元组成的区域上方，这样握持手柄，便于感受振动。
上述实施例所述触觉交互装置的工作流程如下：
所述触觉交互装置与电脑相连，当装置接受到电脑发送过来的控制指令时，微控制器将对控制命令进行解析；微控制器依次解析出本次需要振动的振动组组号、组内振动单元振动次序、各个振动单元振动持续时间、各个振动单元振动幅值、相连两个振动单元振动的间隔时间；然后按照解析出来的这些参数进行振动。具体的振动单元的工作流程可以为：
第一个振动单元振动，持续时长为duration1(duration1>＝0)，然后间隔interval1(interval1>0、interval1＝0、interval1<0均有可能发生)，接着第二个振动单元振动，持续时长为duration2(duration2>＝0)，然后间隔interval2(interval2>0、interval2＝0、interval2<0均有可能发生)，最后第三个振动单元振动，持续时长为duration3(duration3>＝0)。每一个振动单元的振动幅值由微控制器输出的PWM波来确定，每一个振动单元的振动幅值不一定相同。
另外，上述参数可以组成很多个组合，但并不意味着每一个组合都是人能分辨出的振动模式，这主要受人的触觉感知阈限所影响，因为不同用户的触觉感受灵敏度会存在差异，具体参数的确定可以通过心理物理学实验测量，以确定不同用户能分辨出不同的振动模式所需的参数。
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
综上所述，本发明实施例所述交互装置结构简单、加工成本低且具有多种振动模式的触觉反馈，能够给用户提供更丰富的振动触觉体验，进而增加人在VR环境中的沉浸感，以及满足触觉信息表达的多样性需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。