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你曾經(jīng)玩過(guò)一種當你偏離賽道時(shí)手柄發(fā)出震動(dòng)警示的電視賽車(chē)游戲嗎?如果玩過(guò)，你便已經(jīng)對觸覺(jué)界面有了感觀(guān)的認識。觸覺(jué)這個(gè)詞來(lái)自希臘語(yǔ)haptikos, 意識是抓住或感知。通過(guò)觸覺(jué)機器人，用戶(hù)可以感覺(jué)到遙遠的或虛擬的環(huán)境。觸覺(jué)界面給用戶(hù)真實(shí)的觸覺(jué)反饋，讓用戶(hù)可以感受到那些并非直接接觸的事物。例如，觸覺(jué)界面讓你能夠感覺(jué)到模擬飛行方向盤(pán)的阻力，而觸覺(jué)反饋能讓飛行員知道該使多大的力氣。 觸覺(jué)研究其中一個(gè)尖端前沿區域叫做“被動(dòng)觸覺(jué)”一般的觸覺(jué)界面都是主動(dòng)感知，意思是系統使用電機和風(fēng)力等動(dòng)力設備增加用戶(hù)感知到的系統作用力。主動(dòng)觸覺(jué)系統的風(fēng)險在于，動(dòng)力設備可能會(huì )增加過(guò)多的作用力，而傷害到用戶(hù)。被動(dòng)觸覺(jué)界面設計有安全選項，使用被動(dòng)動(dòng)力設備例如采用磁流變剎車(chē)將系統作用力消除，而不是給系統添加作用力。被動(dòng)觸覺(jué)界面不僅僅只是安全，也更加節能。 美國佐治亞州技術(shù)研究院智能機器動(dòng)力實(shí)驗室(IMDL)的研究人員正在研究被動(dòng)觸覺(jué)系統的用途。Wayne Book博士和研究生Benjamin Black正在進(jìn)行的研究，是觀(guān)察在額外的安全保障下，被動(dòng)觸覺(jué)系統是否在遠程設備操作上和主動(dòng)觸覺(jué)系統有相同的功效。被動(dòng)觸覺(jué)系統的一個(gè)主要局限性在于，設備無(wú)法被固定在某個(gè)地方。而且與主動(dòng)觸覺(jué)系統相反，被動(dòng)動(dòng)力設備必須指引操作者到期望的地點(diǎn)。Book博士和Black正在嘗試開(kāi)發(fā)先進(jìn)的被動(dòng)動(dòng)力設備控制方案來(lái)克服這個(gè)困難。 使用圖形系統設計方法 通過(guò)圖形系統設計方法，系統設計被分為了幾個(gè)步驟。圖形系統設計引入了圖形開(kāi)發(fā)軟件工具和現成的硬件加快內嵌控制設備的設計、塑型和配置進(jìn)度。研究者采用美國國家儀器公司LabVIEW圖形軟件開(kāi)發(fā)平臺，來(lái)設計和模擬觸覺(jué)控制系統和遠程操作通訊。將設計的產(chǎn)品配置到實(shí)時(shí)PXI控制及數據采集系統，來(lái)對方案進(jìn)行測試。測試這種方法的優(yōu)勢在于，Book博士和Black可以避免在配置產(chǎn)品的時(shí)候花費精力進(jìn)行低端內嵌軟件開(kāi)發(fā)和個(gè)性化硬件設計，而全身心投入到反復試驗和設計當中。 研究者可以迅速地將他們的主從控制器運算法則輸入LabVIEW,然后采用高級程序界面裝載動(dòng)力設備和傳感器。通過(guò)采用實(shí)際硬件裝載運算法則，他們能夠用真實(shí)的數據檢驗理論的正確性。圖1顯示了研究員操作從控制器位置的圖形源碼。另外，軟件工具提供了高級采集界面，比如timed-loop循環(huán)功能。timed-loop循環(huán)是一種LabVIEW程序結構，可采集優(yōu)先權和多線(xiàn)程細節數據。通過(guò)這些不同類(lèi)型的采集方法，工程師和科學(xué)家們可以很容易的在他們的軟件上應用多線(xiàn)程功能。這給研究員提供了更多時(shí)間來(lái)完善設計的產(chǎn)品，而不用花時(shí)間在低端代碼開(kāi)發(fā)上。 硬件設計配置 研究員給PXI模硬件系統配置軟件運算法則。這些系統包括確定性的、實(shí)時(shí)控制器和可接觸試驗觸覺(jué)設備傳感器的合適的I/O模塊。采用LabVIEW實(shí)時(shí)模塊，研究員可以將他們的運算法則配置到PXI控制器上供無(wú)頭headless操作使用。他們采用即插即用運動(dòng)控制模塊來(lái)處理線(xiàn)性從電機，并采用多功能數據采集設備來(lái)處理定點(diǎn)傳感器。 這項研究的測試儀器采用了二自由度(DOF)操縱器作為主設備控制作為從設備的一自由度(DOF)線(xiàn)性電機。主從設備之間沒(méi)有物理連接;取而代之的是，PIX實(shí)時(shí)控制系統與主設備連接，另外一系統與從設備連接，如圖2所示。PIX系統1采用了NI LabVIEW上的確定性應用程序，可在伽馬力傳感器和主操縱器上的光學(xué)編碼器上讀出來(lái)。研究員采用該數據來(lái)確定主設備位置，并將位置傳送給PXI系統2。 PXI系統2采用主設備位置作為定點(diǎn)向LabVIEW設計的4KHz PD(比例微分)控制器輸出信號運行線(xiàn)性電機同時(shí)在光學(xué)編碼器上讀出位置數據。從設備受物理結構約束運動(dòng)受阻。從設備位置通過(guò)UDP到PXI系統1被傳回主設備，將數據加載到?jīng)Q定觸覺(jué)作用力的控制運算法則中，該觸覺(jué)作用力應被作用在用戶(hù)身上，讓他們感知物理約束力的存在。該作用力是由磁流變制動(dòng)器所推動(dòng)的。系統的目的是讓從設備位置追蹤主設備位置。 相關(guān)閱讀：光電傳感器分類(lèi)、組成及應用 http://www.srvee.com/sensor/apply/gdcgqfl_zcjyy_60373.html |
