對(duì)人類獲取信息能力的研究表明，視覺信息所占的比例最大，聽覺次之，但是當(dāng)虛擬環(huán)境中機(jī)器人與環(huán)境相互作用時(shí)，比如組裝工件、插銷入孔等，如果僅僅提供視覺和聽覺信息，操作者不能從中獲得真實(shí)的力感受，操作中容易出現(xiàn)大的差錯(cuò)，而只有在力覺臨場(chǎng)感的指導(dǎo)下，操作者才能完成這種復(fù)雜和精細(xì)的作業(yè)任務(wù)。所以在虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控操作機(jī)器人和遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用中，力反饋系統(tǒng)是非常重要的。
對(duì)于經(jīng)常關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)的朋友們來說力反饋設(shè)備一點(diǎn)都不陌生。所謂力反饋（Force Feedback）本來是應(yīng)用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它利用機(jī)械表現(xiàn)出的反作用力，將虛擬數(shù)據(jù)通過力反饋設(shè)備表現(xiàn)出來，可以讓用戶身臨其境地體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中的各種效果，Sensable公司生產(chǎn)的PHANTOM手臂系列、Haption公司生產(chǎn)的Virtuose系列都是力反饋設(shè)備中十分出色的產(chǎn)品。今天咱們要說的就是搜維爾代理的Virtuose系列中的HAPTION_Virtuose_6D35-45。
HAPTION_Virtuose_6D35-45
HAPTION_Virtuose_6D35-45
Virtuose 6D35-45是一種帶有6個(gè)自由度的力反饋系統(tǒng)，是特別為虛擬實(shí)境工作環(huán)境而設(shè)計(jì)。由于其大范圍的工作空間以及高承載力，能與CAD模型進(jìn)行互動(dòng)模擬。
HAPTION_Virtuose_6D35-45
工作空間
Virtuose 6D35-45由固定在基座上的兩個(gè)懸臂組成。第二節(jié)懸臂末端裝有機(jī)械腕，可圍繞三軸旋轉(zhuǎn)。因此其觸覺感測(cè)介面是一個(gè)具有6個(gè)自由度的裝置，每個(gè)方向都有力反饋感應(yīng)。Virtuose 6D35-45的的工作空間大到足以容納45立方公分的立方體范圍。精確地感測(cè)6×10 -3 mm內(nèi)的位置變動(dòng)。
HAPTION_Virtuose_6D35-45
組合性
使用者可以利用手柄或頂端的終端感應(yīng)器（endeffector）握住力反饋裝置。終端感應(yīng)器可輕松拆卸和更換，以便能夠更換工具以適應(yīng)不同的應(yīng)用，進(jìn)而加強(qiáng)沉浸式體驗(yàn)。手柄上附有四個(gè)按鈕，其中一個(gè)按鈕專門用于測(cè)量補(bǔ)償，另外三個(gè)按鈕可通過Virtuose API來設(shè)定存取。
HAPTION_Virtuose_6D35-45
技術(shù)特征
- 在所有6自由度（3個(gè)平移、3個(gè)旋轉(zhuǎn)）上均可呈現(xiàn)力反饋效果
- 相當(dāng)于人體前臂活動(dòng)的操作空間
- 每個(gè)懸臂長(zhǎng)度∶45公分
- 最大施力承載∶35N（連續(xù)施力5N），足以模擬對(duì)重物的處理
- 最大旋轉(zhuǎn)施力承載∶3Nm（連續(xù)施力1Nm），足以對(duì)大型的虛擬物件進(jìn)行雙手操作模擬
- 對(duì)設(shè)備自身的重量進(jìn)行精確的測(cè)量補(bǔ)償
- 可程式化的終端感應(yīng)器設(shè)備
- Virtuose 3D15-25手柄上附有具警示作用的感測(cè)器，當(dāng)使用者沒有將手柄握在手中時(shí)，或是只要將握柄一松開，機(jī)械馬達(dá)立即關(guān)閉，不再產(chǎn)生主動(dòng)活動(dòng)，以確保操作安全
- 重量減輕，無需特殊設(shè)備即可運(yùn)輸
- 開發(fā)工具 (API)可支持主要作業(yè)系統(tǒng)
- 經(jīng)證實(shí)，可利用外掛模組即可相容于目前市場(chǎng)上主要的應(yīng)用軟體，如 Vortex、Havok、ODE、Virtools、Catia V5、 OpenMask等
- 與ART軌跡追蹤系統(tǒng)相容
力反饋技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展?jié)u漸已從最初的軍事訓(xùn)練領(lǐng)域擴(kuò)展到了人機(jī)工程學(xué)分析、功能測(cè)試、裝配/拆卸、工作環(huán)境仿真、操作人員培訓(xùn)、醫(yī)療培訓(xùn)、遠(yuǎn)程外科手術(shù)等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，甚至游戲娛樂方面也有力反饋技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，短短數(shù)年間就發(fā)展到如今的程度，可見力反饋技術(shù)的潛力是巨大的。或許在今后力反饋設(shè)備會(huì)越來越小巧、效果也會(huì)越來越逼真，到時(shí)候它會(huì)為人類帶來多大的驚喜呢？真是叫人期待啊！
