虛擬現(xiàn)實(shí)chappt課件-資料下載頁
2025-05-04 12:08本頁面
【正文】 觸覺反饋接口 觸覺反饋接口 接觸反饋接口 力反饋接口 觸覺鼠標(biāo) 觸覺手套（ CyberTouch） 溫度反饋手套 力反饋接口 力反饋接口的特點(diǎn) ： ?能提供真實(shí)的力來阻止用戶的運(yùn)動，使用戶感到力的存在 ?需要更大的激勵器和更重的結(jié)構(gòu)，更昂貴和復(fù)雜 ?需牢固地固定，以防滑動和事故 ?一個重要特性是機(jī)械帶寬 機(jī)械帶寬 ： 力反饋接口的機(jī)械帶寬表示用戶（通過手指附件、手柄和萬向接頭等）感覺到 力的頻率 和 轉(zhuǎn)矩的刷新率 （ HZ） 力反饋接口 ?力反饋操縱桿（ Joystick） ?PhanTom臂 ?Haptic Master臂 ?CyberGrasp手套 ?CyberForce 力反饋操縱桿特點(diǎn)： ?簡單、便宜 ?三自由度、兩個自由度上有力反饋 ?按鈕有反饋 ?直流電子激勵器產(chǎn)生中等大小的力 ?有較大的機(jī)械帶寬 典型設(shè)備 － Logitech 的 WingMan Force 3D 操縱桿的力反饋系統(tǒng) 力反饋接口 ?力反饋操縱桿 ?PhanTom臂 ?Haptic Master臂 ?CyberGrasp手套 ?CyberForce PhanTom特點(diǎn) ?小型桌面，鐵筆末端，直觀 ?六自由度，三個活躍自由度提供反饋 ?三個力反饋激勵器 ?位置解碼器，跟蹤位置 ?能提供比較真實(shí)的碰撞反饋，特別是與堅(jiān)硬物體的碰撞 ?機(jī)械帶寬比較小 ?接口：并行接口 ?反饋力比較?。撼掷m(xù)力 , 峰值 。 ?價格： 16000美元 力反饋接口 ?力反饋操縱桿 ?PhanTom臂 ?Haptic Master臂 ?CyberGrasp手套 ?CyberForce Hapitic Master臂特點(diǎn) ?較大型的柱狀機(jī)器人，更大的工作范圍 ?三自由度：旋轉(zhuǎn)、上下移動、前后移動 ?主要用途： VR輔助康復(fù)醫(yī)療等 ?較大的力反饋： 250N ?機(jī)械帶寬較小 ?慣性較大 ?價格： 34000美元 力反饋接口 ?力反饋操縱桿 ?PhanTom臂 ?Haptic Master臂 ?CyberGrasp手套 ?CyberForce CyberGrasp特點(diǎn) ?手腕三維跟蹤器 ?靈活的手勢、運(yùn)動空間 ?激勵器通過機(jī)械放大裝置傳送到手指，力是單向的 ?FCU（力控制單元）：位置信息、手勢信息、力、以太網(wǎng)通信 ?較大的力反饋： 16N ?價格： 39000美元 力反饋接口 ?力反饋操縱桿 ?PhanTom臂 ?Haptic Master臂 ?CyberGrasp手套 ?CyberForce CyberForce特點(diǎn) ?CyberGrasp的附屬品 ?模擬對象的重量和慣性 ?無跟蹤器 ?三自由度，無扭矩 ?適中的力反饋： ?工作范圍有限： ?價格： 56000美元 (加CyberGrasp) VR系統(tǒng)中人的因素 ? VR系統(tǒng)組成： 計(jì)算機(jī) ， 接口和用戶 。 ? 接口設(shè)計(jì)必須考慮人的因素 ， 人的因素與VR系統(tǒng)性能直接相關(guān) 。 VR系統(tǒng)中人的因素 ?眼睛 ?耳朵 ?身體感覺 ?平衡和運(yùn)動眩暈 眼睛 —— 調(diào)節(jié) ? 調(diào)節(jié)作用保證某個距離的物體清晰 ， 而其它距離物體模糊 。 這起了濾波器的作用 ，使人集中關(guān)注視場中部分區(qū)域 。 在 HMD中沒有調(diào)節(jié) ， 2個圖象聚焦在 2到 3米距離 。 眼睛 —— 視覺暫留 ?視覺暫留是視網(wǎng)膜的電化學(xué)現(xiàn)象造成視覺的反應(yīng)時間。當(dāng)觀看很短的光脈沖時，視桿細(xì)胞得到約 的峰，視錐細(xì)胞快4倍 ()。這種現(xiàn)象造成視覺暫留。 ?是電影、電視、 VR顯示的基礎(chǔ)。 眼睛 —— 臨界熔合頻率 ?臨界熔合頻率 (Critical Fusion Fregnency,CFF)效果會產(chǎn)生把離散圖象序列組合成連續(xù)視覺的能力， CFF最低 20Hz，并取決于圖象尺寸和亮度。 眼睛 —— 立體視覺 ?HMD提供兩個顯示，不但應(yīng)保持雙目視差，而且應(yīng)該重疊。實(shí)際上 ,由于兩眼有 瞳距，所以兩者視場總有些差別 ,有不重疊的區(qū)域。 眼睛 —— 視場 ?雙目的視場約為水平 177。 1000，垂直 177。 600，而水平的雙目重疊視場 1200。實(shí)際的全景顯示可能產(chǎn)生水平 177。 1000，垂直 177。 300視場，這已經(jīng)有強(qiáng)的沉浸感。 ?頭盔顯示（ HMD顯示）的主要問題是分辯率、彩色、視場、場深度、動態(tài)范圍、光學(xué)失真與全面沉浸感。 VR系統(tǒng)中人的因素 ?眼睛 ?耳朵 ?身體感覺 ?平衡和運(yùn)動眩暈 耳朵 —— 聲音 ?耳聽到的頻率范圍約 20Hz到 20kHz。隨年歲增加，頻率范圍縮小，特別是高頻段。 ?人耳的尺寸約 7cm，這是 5kHz的波長。這說明耳會影響這種頻率聲音的收集。人的身體也會與聲波交互，這也會影響聲音的質(zhì)量。這類似音樂廳中的音響效果。 耳朵 —— 聲音感覺 ?耳分為外耳、中耳、內(nèi)耳。外耳把聲音引導(dǎo)進(jìn)內(nèi)耳，它也作為濾波器而改變聲音。把手放在耳前面，就會感到聲音變化。聲音最終沖擊耳膜，使之振動。耳膜振動再傳到耳蝸，并且振動加大 20倍。 耳朵 —— 聲音方向 ?一般認(rèn)為，人腦識別聲源位置，是利用兩耳收到的聲音的時間差和聲音幅度差。當(dāng)人面對聲源時，兩耳的聲強(qiáng)和路徑相等。當(dāng)人向左轉(zhuǎn)以后，右耳聲音比左耳強(qiáng)，且更早聽到。若兩耳路徑之差為 20cm，則時間差 。 VR系統(tǒng)中人的因素 ?眼睛 ?耳朵 ?身體感覺 ?平衡和運(yùn)動眩暈 身體感覺 ?涉及到感覺表面粗糙、振動、運(yùn)動、位置、壓力、疼痛和溫度。按身體不同部位，可分四類： ? 深部感覺：它提供關(guān)節(jié) 、 骨 、 腱 、 肌肉和其它組織的信息 ， 涉及壓力 、 疼痛和振動 。 ? 內(nèi)臟感覺：它提供胸腹腔中的內(nèi)臟的狀況 ， 主要是疼痛 。 ? 本體感覺：它提供身體的位置 ， 平衡和肌肉感覺 。 也涉及與其它物體的接觸 ， 如站在地上 、躺在床上 。 本體感覺接受器位于關(guān)節(jié) 、 肌肉和深部組織 。 ? 外感受感覺：它是身體表面的接觸感覺 。 VR系統(tǒng)中人的因素 ?眼睛 ?耳朵 ?身體感覺 ?平衡和運(yùn)動眩暈 平衡 ?平衡是在飛行仿真和運(yùn)動眩暈中的問題 ?眩暈的原因很多，但往往來自視覺和前庭器官信息的沖突。 ?例如在固定座艙的飛行仿真中，視覺接收人體運(yùn)動感覺，前庭器官不感覺人體運(yùn)動。又如在乘車旅行中，前庭器官感覺人體與車同時的運(yùn)動，視覺沒有或較少接收人體運(yùn)動感覺。 運(yùn)動眩暈 ?VR中的 HMD考慮了瞳距等因素。但沒有考慮運(yùn)動眩暈等因素。沉浸感顯示的副作用： ? 用 HMD看不同遠(yuǎn)處物體時 ， 不能用會聚和調(diào)節(jié) ， 使人不適應(yīng) 。 ? HMD與內(nèi)瞳距不匹配也使眼疲勞 VR運(yùn)動眩暈： ?150個實(shí)驗(yàn)者，有 8人產(chǎn)生強(qiáng)烈眩暈 ?實(shí)驗(yàn)者經(jīng)歷了 20分鐘沉浸環(huán)境 ?5分鐘： 22% ?10分鐘： 32% ?15分鐘： 40% ?20分鐘： 45%人 ?沉浸經(jīng)歷后 5分鐘： 36% ?10分鐘后還有 27%的人眩暈
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