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人机交互中的力/触觉设备进展综述 被引量:11
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作者 王爱民 戴金桥 《工业仪表与自动化装置》 2007年第2期14-18,25,共6页
在虚拟现实和遥操作系统中,力/触觉接口是非常重要的人机交互设备。目前的力觉装置有外骨骼和固定设备、数据手套和穿戴设备、点交互设备和专用设备等,这些力觉装置中采用气动、液压、电机或磁场等驱动的主动式力反馈居多,也有基于液体... 在虚拟现实和遥操作系统中,力/触觉接口是非常重要的人机交互设备。目前的力觉装置有外骨骼和固定设备、数据手套和穿戴设备、点交互设备和专用设备等,这些力觉装置中采用气动、液压、电机或磁场等驱动的主动式力反馈居多,也有基于液体智能材料的被动式力觉反馈。触觉的实现方法主要有由电磁(螺线管、发声线圈)驱动的机械振动,压电晶体、形状记忆合金驱动的探针阵列,气动系统,热力泵(塞贝克效应)系统等。 展开更多
关键词 力/触觉再现 力/触觉装置 虚拟现实 临场感
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数字人体的针灸力感虚拟现实初步研究 被引量:14
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作者 程卓 王海生 +3 位作者 闽友江 严振国 张虹 庄天戈 《中国医疗器械杂志》 CAS 2007年第1期5-9,共5页
讨论了虚拟现实技术在三维数字人体和穴位研究中的应用。在融合了腧穴组织结构信息的三维数字人体基础上,根据各组织的物理特性,分析针灸过程中针体与组织的相互作用力,以及部分行针模式中的力感特征,建立力学模型模拟针体受力,并通过... 讨论了虚拟现实技术在三维数字人体和穴位研究中的应用。在融合了腧穴组织结构信息的三维数字人体基础上,根据各组织的物理特性,分析针灸过程中针体与组织的相互作用力,以及部分行针模式中的力感特征,建立力学模型模拟针体受力,并通过力反馈设备真实地传递给操作者,为视觉和触觉信息融合一体的三维针灸人体建模作了初步探索,为针灸教学提供了一种动态的仿真手段。 展开更多
关键词 三维数字人体 针灸 触觉模型 力反馈
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虚拟现实的力触觉交互技术发展现状与趋势 被引量:9
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作者 王爱民 戴金桥 《测控技术》 CSCD 2007年第10期1-3,共3页
虚拟现实通过模拟人的视觉、听觉、力触觉等,使人处于一种与真实世界非常逼真的虚拟世界中,来感受、体验和评价虚拟世界中的场景和设备。力触觉在虚拟现实环境中有其突出优越性,力触觉使得虚拟现实环境变得真实,是唯一的既可接受周围环... 虚拟现实通过模拟人的视觉、听觉、力触觉等,使人处于一种与真实世界非常逼真的虚拟世界中,来感受、体验和评价虚拟世界中的场景和设备。力触觉在虚拟现实环境中有其突出优越性,力触觉使得虚拟现实环境变得真实,是唯一的既可接受周围环境输入又可以对周围环境输出的感知通道,可极大增强可视化表达的效果。虚拟现实的力触觉交互技术包括力触觉再现技术和虚拟环境的力触觉建模。介绍了这两方面的发展现状、存在的问题和今后的发展趋势。 展开更多
关键词 虚拟现实 力触觉再现 力触觉建模 交互
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Simodont虚拟仿真系统在口腔修复牙体预备教学中的应用 被引量:12
4
作者 王富 田敏 马赛 《中国实用口腔科杂志》 CAS 2022年第1期36-40,共5页
目的分析Simodont虚拟仿真系统应用于全冠修复牙体预备的教学效果和特点。方法选取第四军医大学口腔医学专业四年级学生22名,随机分为2组,每组11名,分别在传统仿真头模上(N组)和Simodont虚拟仿真系统上(S组)完成两阶段的全冠修复牙体预... 目的分析Simodont虚拟仿真系统应用于全冠修复牙体预备的教学效果和特点。方法选取第四军医大学口腔医学专业四年级学生22名,随机分为2组,每组11名,分别在传统仿真头模上(N组)和Simodont虚拟仿真系统上(S组)完成两阶段的全冠修复牙体预备操作训练,并分别进行操作考核,记录牙体预备操作时间。按照金属烤瓷全冠牙体预备的要求,分别就轴面聚合度、修复空间、点线角、肩台质量、体位姿势5个方面进行评分,并计算总分。第二次考核结束后,S组所有学生填写对Simodont虚拟仿真系统评价的调查问卷。结果两组学生第二次考核的总分相较于第一次考核均显著提高,操作时间均明显减少,差异均有统计学意义(均P<0.05)。在第一次考核中,两组学生总分比较,差异无统计学意义(P>0.05);仅在体位姿势方面,S组学生评分高于N组(P<0.05)。在第二次考核中,S组学生总分高于N组,差异有统计学意义(P<0.05);在肩台质量、体位姿势方面,S组学生评分高于N组(P<0.05)。其他方面两组学生评分比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。S组学生对Simodont虚拟仿真系统评价的调查问卷结果显示,各项评分均较高,为3.6~4.9分。结论Simodont虚拟仿真系统能够有效提高学生的全冠修复牙体预备水平,在牙体预备教学中具有潜在优势。 展开更多
关键词 虚拟仿真系统 牙体预备 触觉反馈 全冠
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手术机器人面临的一大挑战——力触觉反馈 被引量:10
5
作者 郭松 杨明杰 谭军 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期499-503,共5页
机器人手术作为一种微创手术技术,由于其高度的精准性,已经得到了外科医生的广泛认可。但机器人手术最大的局限之一就是外科医生缺乏操作的"手感"(即力触觉反馈),增加了手术的不确定性和风险性,从而限制了手术机器人的进一步... 机器人手术作为一种微创手术技术,由于其高度的精准性,已经得到了外科医生的广泛认可。但机器人手术最大的局限之一就是外科医生缺乏操作的"手感"(即力触觉反馈),增加了手术的不确定性和风险性,从而限制了手术机器人的进一步发展。文中从手术机器人力触觉反馈系统的组成、关键技术、以及当前的研究现状等几个方面,对该反馈系统进行了综述。力触觉反馈包括力反馈与触觉反馈。该系统的实现依赖力触觉的传感与再现,本文介绍了常用的力触觉传感器、再现设备及感觉模拟技术,并分析了各项技术的优缺点。对力触觉反馈系统在手术机器人的研究进展进行了概述。在汇总以前研究的基础上,对相关研究做了展望。 展开更多
关键词 机器人辅助微创外科手术 力触觉反馈 力触觉传感器 力触觉再现
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力反馈柔性虚拟夹具辅助遥操作 被引量:9
6
作者 蒋再男 赵京东 刘宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期685-690,共6页
针对未知环境遥操作的操作安全性与操作性能之间相互矛盾的问题,提出并实现一种力反馈柔性虚拟夹具方法.该方法通过引入柔性系数调节机器人倾向于期望运动方向的程度,将离线任务规划与操作者手动控制的优势相结合,在获得一定的操作性能... 针对未知环境遥操作的操作安全性与操作性能之间相互矛盾的问题,提出并实现一种力反馈柔性虚拟夹具方法.该方法通过引入柔性系数调节机器人倾向于期望运动方向的程度,将离线任务规划与操作者手动控制的优势相结合,在获得一定的操作性能的同时,具有避开离线任务规划路径中障碍的能力,保证了遥操作的安全性.在此基础上,将虚拟力反馈方法融合到柔性虚拟夹具中,进一步提高遥操作性能.正弦曲线跟踪实验结果表明,所提方法减小了平均跟踪误差和任务完成时间,保证了未知环境遥操作的安全性和操作性能. 展开更多
关键词 遥操作 力反馈 虚拟夹具 人机交互
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辅助盲人访问Internet的力/触觉交互技术 被引量:9
7
作者 吴丹玥 干静 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2010年第2期128-133,155,共7页
网络对盲人有积极的意义.近年来,力/触觉作为一种辅助盲人访问Internet的技术得到了研究.介绍了力/触觉技术的基本原理,通过与读屏技术比较,探索其优势和发展的必要性.按触觉和力反馈分类,总结了辅助盲人上网力/触觉技术的研究现状及特... 网络对盲人有积极的意义.近年来,力/触觉作为一种辅助盲人访问Internet的技术得到了研究.介绍了力/触觉技术的基本原理,通过与读屏技术比较,探索其优势和发展的必要性.按触觉和力反馈分类,总结了辅助盲人上网力/触觉技术的研究现状及特点,提出现阶段存在的问题,并展望该领域的发展前景. 展开更多
关键词 力/触觉 盲人 触觉图像 力反馈
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面向触觉力反馈的可穿戴柔性执行器研究现状 被引量:9
8
作者 吴一川 孟欢欢 +1 位作者 黄启洋 彭倍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期244-252,共9页
随着最新一代电子产业在可穿戴性、轻便性、舒适性等方面的需求,近年来基于柔性电子材料的执行器设计制造技术已成为商业消费电子和科研领域关注的热点。柔性执行器由柔性材料加工制作,与刚性执行器相比具有更优的轻薄性、柔韧性和适形... 随着最新一代电子产业在可穿戴性、轻便性、舒适性等方面的需求,近年来基于柔性电子材料的执行器设计制造技术已成为商业消费电子和科研领域关注的热点。柔性执行器由柔性材料加工制作,与刚性执行器相比具有更优的轻薄性、柔韧性和适形性,在可穿戴设备的触觉力反馈中可对皮肤产生多种深浅、节拍和加速度可控的多点作用力,协同产生捏、按、拉等触觉行为,并且整体装置轻巧便捷。分类综述针对触觉力反馈的柔性执行器技术,从主体材料和驱动原理两方面对柔性执行器的工作机制和优缺点进行总结,分析了柔性执行器在虚拟现实、教育培训、医疗辅助等领域的应用情况和潜在价值。对用于实现触觉力反馈的柔性执行器的问题和研究难点进行了总结,并得出设计出安全、舒适、美观、安静等性能优良的柔性执行器是促进未来人机交互的研究突破点。 展开更多
关键词 触觉 力反馈 柔性执行器 可穿戴设备
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一种支持触觉反馈的膜组织变形仿真方法 被引量:3
9
作者 鲍春波 王博亮 戴培山 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第15期3463-3467,共5页
针对一类面模型的软组织变形触觉仿真问题,提出了一种基于半边数据结构和AABBs(Aligned Axis Bounding Boxes)树结构混合的碰撞检测响应方法,命名为层次半边观察法,以适应触觉反馈计算的高帧率要求。触觉反馈仿真了膜组织的粘弹性力和... 针对一类面模型的软组织变形触觉仿真问题,提出了一种基于半边数据结构和AABBs(Aligned Axis Bounding Boxes)树结构混合的碰撞检测响应方法,命名为层次半边观察法,以适应触觉反馈计算的高帧率要求。触觉反馈仿真了膜组织的粘弹性力和粘滞性摩擦效果。粘滞性摩擦由修改的滞滑摩擦模型实现。膜组织的变形基于简单的质点弹簧模型建模。实验表明,提出的方法与单一的使用AABBs树结构方法相比,具有较高效率。记录的力反馈曲线清晰的反映了膜组织的粘滞性摩擦特征。该方法将是建立白内障虚拟手术仿真器的基础。 展开更多
关键词 软组织变形 碰撞检测 半边结构 粘滞摩擦 触觉反馈
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虚拟手术中具备触觉功能的软组织交互技术 被引量:6
10
作者 贾世宇 潘振宽 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第8期2076-2080,共5页
研究了虚拟手术中用户通过触觉设备与软组织进行交互操作的技术。所用触觉设备为Phantom Desktop,交互操作包括切割、触摸和抓取。为了克服用户手的颤抖产生的触觉反馈力振荡,切割中的反馈力使用代理的方法计算,反馈力由刀锋阻力和刀面... 研究了虚拟手术中用户通过触觉设备与软组织进行交互操作的技术。所用触觉设备为Phantom Desktop,交互操作包括切割、触摸和抓取。为了克服用户手的颤抖产生的触觉反馈力振荡,切割中的反馈力使用代理的方法计算,反馈力由刀锋阻力和刀面约束力构成。触摸和抓取操作使用作用球的方法,根据作用球的入侵体积来计算作用力和反馈力,并使用力和力矩等效原则将作用力分解成顶点等效力。最后给出了使用虚拟肝脏模型进行交互操作的效果。 展开更多
关键词 虚拟手术 手术仿真 触觉设备 PHANTOM DESKTOP 力反馈
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基于力跟踪的上肢康复机器人系统中视觉与触觉反馈融合技术研究 被引量:8
11
作者 王昱 吴向东 +6 位作者 施长城 张佳楫 李娜 马冶浩 陶亮 唐敏 左国坤 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2021年第4期478-486,共9页
目的针对现有上肢康复训练系统提供视觉和触觉反馈无法关联的问题,本文以自主研发的末端牵引式上肢康复机器人为基础,研究基于力跟踪的视觉与触觉反馈融合技术及其对于上肢训练的效果。方法在虚拟环境中构建力学模型的基础上,本文设计... 目的针对现有上肢康复训练系统提供视觉和触觉反馈无法关联的问题,本文以自主研发的末端牵引式上肢康复机器人为基础,研究基于力跟踪的视觉与触觉反馈融合技术及其对于上肢训练的效果。方法在虚拟环境中构建力学模型的基础上,本文设计两种与视觉反馈融合的触觉反馈,分别为两物体间靠近时的排斥力以及物体在介质平面移动时的摩擦力,进而采用基于力跟踪的机器人控制算法将虚拟环境中构建的力反馈通过操纵杆传递给用户。招募8例健康受试者,分别在有无反馈融合模式下进行对照训练。在训练过程中采集受试者与系统的实际和期望力反馈,以及三角肌前束、三角肌后束、肱二头肌和肱三头肌的表面肌电信号。计算有反馈融合模式下期望与实际力反馈之间的均方根误差,用于表征基于力跟踪的多感觉反馈融合效果。计算两种模式下的肌电积分值(i EMG)和单位时间内肌电幅值(EMG/T)以探究融合反馈技术对上肢运动训练的影响。结果在有反馈融合模式下,实际与期望交互力反馈的均方根误差为(0.757±0.171) N;肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束和后束的i EMG均显著大于无反馈融合模式下(|t|> 7.965, P <0.001);前三块肌肉的EMG/T显著大于无反馈融合模式下(|t|> 6.363, P <0.001)。结论设计的上肢康复机器人训练系统可以精确地将虚拟环境中构建的力反馈传递给用户,通过视觉与触觉融合增加机器人系统对于训练者外周神经功能的刺激,促使训练者付出更多的努力。基于力跟踪的视觉与触觉反馈融合技术的优势在于可以在虚拟环境中自由构建力学模型,力反馈模式不受空间位置的限制,且可以在同一位置叠加两种以上的力学模型,从而使力反馈效果与虚拟环境中的视觉反馈更加匹配,激发训练者的运动康复兴趣,增强人机交互体验感。 展开更多
关键词 上肢 运动 康复 虚拟现实 力反馈 表面肌电 多感觉融合反馈
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触觉显示的人机交互研究及应用 被引量:4
12
作者 喻耀华 刘正捷 孙弘进 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第11期28-31,69,共5页
触觉显示是应用触觉刺激表示信息,通过触觉来显示和传递信息。首先介绍了触觉显示的研究背景,回顾了触觉显示的研究历史和国内外的研究现状,指出了触觉显示方面主要的研究领域。其次通过对现有的触觉显示的人机交互研究及应用所取得成... 触觉显示是应用触觉刺激表示信息,通过触觉来显示和传递信息。首先介绍了触觉显示的研究背景,回顾了触觉显示的研究历史和国内外的研究现状,指出了触觉显示方面主要的研究领域。其次通过对现有的触觉显示的人机交互研究及应用所取得成果的分析,对当前触觉显示的人机交互研究及应用的发展进行了总结,最后对触觉显示的人机交互研究及其应用前景提出了一些展望,旨在帮助研究人员和工程师今后更好地研究、开发和利用触觉显示技术。 展开更多
关键词 触觉显示 触觉界面 触觉图标 触觉反馈
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基于虚拟现实的踝关节康复机器人的综述 被引量:4
13
作者 张小俊 刘更谦 +2 位作者 何春燕 路光达 岳宏 《机电产品开发与创新》 2006年第1期29-31,共3页
根据国内外踝关节康复器械的研究现状,提出了基于虚拟现实的踝关节康复机器人的构成,其本质是一种触觉感知接口。从医学、虚拟现实技术和触觉感知接口技术的角度,阐述了亟待解决的虚拟现实建模、三维图形处理、系统融合、透明性、灵敏... 根据国内外踝关节康复器械的研究现状,提出了基于虚拟现实的踝关节康复机器人的构成,其本质是一种触觉感知接口。从医学、虚拟现实技术和触觉感知接口技术的角度,阐述了亟待解决的虚拟现实建模、三维图形处理、系统融合、透明性、灵敏度等关键技术。分析了康复方案及功能评价策略的制定。 展开更多
关键词 虚拟现实 踝关节康复机器人 触觉感知接口 力反馈
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一种虚拟现实系统接触交互接口 被引量:3
14
作者 原魁 朱海兵 杜清秀 《中国体视学与图像分析》 2001年第3期153-156,共4页
研究基于人手的人机接触交互接口,介绍一种新型的“力觉反馈数据手套"。该“力觉反馈数据手套”同时具有数据手套和手指力觉反馈功能,不但可以使用户以比较自然的方式实现对虚拟环境的操作,而且用户可以从中得到与操作过程中接... 研究基于人手的人机接触交互接口,介绍一种新型的“力觉反馈数据手套"。该“力觉反馈数据手套”同时具有数据手套和手指力觉反馈功能,不但可以使用户以比较自然的方式实现对虚拟环境的操作,而且用户可以从中得到与操作过程中接触信息保持一致的力觉反馈信息。因此它是一种理想的人机接触交互接口。 展开更多
关键词 虚拟现实 接触交互接口 力觉反馈 数据手套
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压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置研究
15
作者 陈敬 李敏 +1 位作者 何国璎 张超宙 《西安交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期178-186,共9页
为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4... 为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4个气室;然后,设计电极阵列模块,采用电刺激实现滑觉、粗糙度的反馈,建立人体阻抗模型确定供电电压等电刺激参数,并通过仿真验证;最后,采用柔性材料分别打印制作气动压觉执行器和电极阵列,集成的触觉反馈装置质量为14.8 g,尺寸为40 mm长、30 mm宽。实验结果表明,气动压觉反馈装置的线性度较高、迟滞小,单腔力反馈最大为12 N;电刺激装置的粗糙度识别准确率达到100%,滑觉粗糙识别率超过80%。设计的装置可以同时提供给用户指尖精确的压觉、滑觉以及粗糙度的触觉反馈,并且质量轻、体积小、反馈力大,对多模态触觉反馈装置具有一定的参考价值,有应用于脑卒中患者康复训练的潜力。 展开更多
关键词 触觉反馈 电刺激 气动压觉反馈 多模态
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融合多感官刺激的虚拟现实—脑机接口手功能增强康复系统
16
作者 邵谢宁 张艺滢 +4 位作者 张栋 门延帝 王子龙 陈晓玲 谢平 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2024年第4期656-663,共8页
脑卒中(stroke)是由于脑部血液供应突然中断或脑血管破裂,导致脑细胞损伤进而损害患者运动和认知能力的一种急性脑血管疾病。融合脑—机接口(BCI)和虚拟现实(VR)的新型康复训练模式,不仅能促进脑网络功能激活,而且能为患者提供沉浸感强... 脑卒中(stroke)是由于脑部血液供应突然中断或脑血管破裂,导致脑细胞损伤进而损害患者运动和认知能力的一种急性脑血管疾病。融合脑—机接口(BCI)和虚拟现实(VR)的新型康复训练模式,不仅能促进脑网络功能激活,而且能为患者提供沉浸感强、趣味性强的情境反馈。本文设计了融合多感官刺激反馈、BCI和VR的手部康复训练系统,通过虚拟场景的任务引导患者运动想象,获取患者运动意图,进而在虚拟场景下进行人机交互;同时,融入触觉反馈进一步增加患者本体感受,从而实现基于视、听、触觉多感官刺激反馈的手功能康复训练。本研究通过对比分析加入触觉反馈前后的脑电信号数据内不同频段功率谱密度的差异,发现加入触觉反馈后运动脑区被明显激活,运动脑区的功率谱密度在高γ频段有显著提升。研究结果说明,患者在融合多感官刺激的VR—BCI手功能增强康复系统中进行康复训练,能够加速感觉传导通路和运动传导通路的双向促通,从而加速康复进程。 展开更多
关键词 脑—机接口 虚拟现实 触觉反馈 手功能康复 多感官刺激反馈
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Towards engineering a portable platform for laparoscopic pre-training in virtual reality with haptic feedback
17
作者 Hans-Georg ENKLER Wolfgang KUNERT +4 位作者 Stefan PFEFFER Kai-Jonas BOCK Steffen AXT Jonas JOHANNINK Christoph REICH 《虚拟现实与智能硬件(中英文)》 EI 2024年第2期83-99,共17页
Background Laparoscopic surgery is a surgical technique in which special instruments are inserted through small incision holes inside the body.For some time,efforts have been made to improve surgical pre training thro... Background Laparoscopic surgery is a surgical technique in which special instruments are inserted through small incision holes inside the body.For some time,efforts have been made to improve surgical pre training through practical exercises on abstracted and reduced models.Methods The authors strive for a portable,easy to use and cost-effective Virtual Reality-based(VR)laparoscopic pre-training platform and therefore address the question of how such a system has to be designed to achieve the quality of today's gold standard using real tissue specimens.Current VR controllers are limited regarding haptic feedback.Since haptic feedback is necessary or at least beneficial for laparoscopic surgery training,the platform to be developed consists of a newly designed prototype laparoscopic VR controller with haptic feedback,a commercially available head-mounted display,a VR environment for simulating a laparoscopic surgery,and a training concept.Results To take full advantage of benefits such as repeatability and cost-effectiveness of VR-based training,the system shall not require a tissue sample for haptic feedback.It is currently calculated and visually displayed to the user in the VR environment.On the prototype controller,a first axis was provided with perceptible feedback for test purposes.Two of the prototype VR controllers can be combined to simulate a typical both-handed use case,e.g.,laparoscopic suturing.A Unity based VR prototype allows the execution of simple standard pre-trainings.Conclusions The first prototype enables full operation of a virtual laparoscopic instrument in VR.In addition,the simulation can compute simple interaction forces.Major challenges lie in a realistic real-time tissue simulation and calculation of forces for the haptic feedback.Mechanical weaknesses were identified in the first hardware prototype,which will be improved in subsequent versions.All degrees of freedom of the controller are to be provided with haptic feedback.To make forces tangible in the simulation,characteristic values 展开更多
关键词 Laparoscopic surgery Training Virtual reality CONTROLLER haptic feedback Kinesthetic skills
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基于虚拟仿真的并联构型手控器动力学建模与力反馈控制 被引量:6
18
作者 郭盛 梁艺瀚 +1 位作者 王志群 曲海波 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期224-230,共7页
为了对结构复杂的并联构型手控器进行力反馈操作,提出一种基于虚拟仿真的动力学建模与控制方法.首先分析Maryland构型的手控器并建立其数学模型,同时在Sim Mechanics仿真环境下建立其物理仿真模型,其中仿真模型能够根据实验环境与标定... 为了对结构复杂的并联构型手控器进行力反馈操作,提出一种基于虚拟仿真的动力学建模与控制方法.首先分析Maryland构型的手控器并建立其数学模型,同时在Sim Mechanics仿真环境下建立其物理仿真模型,其中仿真模型能够根据实验环境与标定参数直接进行修正补偿.通过对比两种模型的驱动结果,证实修正后的仿真模型精度更高,可应用于动力学控制.最后按控制需求,在仿真模型基础上设计碰撞模块,搭建出半实物仿真系统,完成了根据碰撞信号在操作过程中生成水平反馈力的实验.其中手控器的受力情况与系统的仿真结果一致,证实了控制方法的可行性和准确性. 展开更多
关键词 手控器 并联机构 虚拟仿真 动力学模型 力反馈
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基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真实验设计 被引量:6
19
作者 钟正 陈丽 +1 位作者 史会芳 张月 《实验科学与技术》 2019年第6期73-76,共4页
针对虚拟仿真实验交互性和场景真实感不足的缺陷,基于建构主义学习理论和情景认知理论,采用双目立体显示技术构建三维沉浸式场景,结合触控笔的交互特征,设计一种沉浸式虚拟仿真资源构建方案,并在生物学野外实践虚拟仿真实验教学项目中... 针对虚拟仿真实验交互性和场景真实感不足的缺陷,基于建构主义学习理论和情景认知理论,采用双目立体显示技术构建三维沉浸式场景,结合触控笔的交互特征,设计一种沉浸式虚拟仿真资源构建方案,并在生物学野外实践虚拟仿真实验教学项目中验证该方案。结果表明:该方案简单易用、表现力强、交互体验好,可提高学习效率,激发学生的学习兴趣,满足其作为学习主体的感受。 展开更多
关键词 虚拟仿真实验 VR 双目立体视觉 触觉反馈
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沉浸式虚拟现实中加入触觉反馈对学习效果的影响——来自消防安全教育的证据
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作者 李文昊 钱莉 王小寒 《现代远程教育研究》 北大核心 2024年第5期92-102,共11页
随着虚拟现实硬件设备的快速普及和使用成本的降低,沉浸式虚拟现实(IVR)在教学中的应用逐渐增多,但其研究大多关注视觉和听觉体验,对引入触觉反馈后在学习效果提升上的有效性仍缺乏证据。消防安全教育是IVR的典型应用场景,探究在IVR消... 随着虚拟现实硬件设备的快速普及和使用成本的降低,沉浸式虚拟现实(IVR)在教学中的应用逐渐增多,但其研究大多关注视觉和听觉体验,对引入触觉反馈后在学习效果提升上的有效性仍缺乏证据。消防安全教育是IVR的典型应用场景,探究在IVR消防安全教育系统中加入触觉反馈(力反馈和热感)对学习者学业成绩、学习动机和认知负荷的影响,有助于为优化IVR教学应用提供依据。基于该情境的对照实验结果表明:IVR能够显著促进学习者对程序性知识、事实性知识和概念性知识的学习,并且加入触觉反馈后的知识增益更高,更加有利于程序性知识的习得;触觉反馈的加入显著降低了学习者的认知负荷,尤其是外在认知负荷,但对学习者学习动机的影响并不显著。研究结论为多媒体学习中触觉通道的整合提供了新的证据,拓展了原有多媒体学习的认知理论框架,有助于指导IVR教育资源的设计、开发及应用。 展开更多
关键词 沉浸式虚拟现实 人机交互 触觉反馈 消防安全教育 对照实验
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