基于復合帕爾貼的虛擬環(huán)境熱觸覺顯示裝置及其應用研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的目的是給人類提供身臨其境的逼真感和沉浸感，這要求對人類的五感（聽覺、視覺、味覺、嗅覺和觸覺）都能進行很好的復現(xiàn)。觸覺主要包括力觸覺、紋理觸覺和熱觸覺。以往對于熱觸覺信息的研究較少，但隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越重視對熱觸覺信息的挖掘與應用。
　　目前，熱觸覺顯示技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到能夠在虛擬環(huán)境下和遙控操作機器人系統(tǒng)中對對象進行識別。本文著重于熱觸覺顯示的這些應用領(lǐng)域，使用復合式帕爾貼作為原先單層帕爾貼系統(tǒng)的改進

2、，建立二階溫度模型，利用狀態(tài)空間方程和觀測器，來精準復現(xiàn)人機接觸時產(chǎn)生的熱交互的過程。為了分析熱觸覺顯示技術(shù)，首先給出熱觸覺的有關(guān)概述以及熱信息處理的機理。其次給出影響熱傳遞的各個因素，建立手指與各種物體接觸時熱傳遞的模型，并給出升降溫控制和抗干擾控制的算法。然后使用復合帕爾貼熱觸覺復現(xiàn)裝置來模擬各種不同材質(zhì)的物體，復現(xiàn)手指與其接觸時的溫度變化。最后結(jié)合皮膚的生理特性，做了一系列溫度觸覺感知實驗，為熱觸覺信息的應用打下基礎(chǔ)。
　　

3、本裝置以TI公司的雙核芯片OMAP-L138為主控制器，該芯片由ARM9-AM1808和DSP-C6748構(gòu)成，主頻為456MHz。其中ARM上運行Linux操作系統(tǒng)，負責非實時性的任務;DSP上運行SYS/BIOS操作系統(tǒng)，負責實時性的任務。雙核之間通過DSPLINK進行相互通信?？刂品椒ò▊鹘y(tǒng)的PI控制，基于狀態(tài)觀測器的GPI控制以及雙邊GPI控制。比之單層帕爾貼系統(tǒng)，復合帕爾貼系統(tǒng)具有更好的升降溫速率和抗干擾性，能更好的復現(xiàn)熱觸