虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)與數(shù)據(jù)手套的研究

    國(guó)內(nèi)外許多研究單位和公司在數(shù)據(jù)手套的研制開發(fā)方面做了大量的工作,并推出了一些采用不同傳感器的數(shù)據(jù)手套產(chǎn)品,得到較成功的應(yīng)用。下面分析幾個(gè)主要產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

    (1) Dataglove (已注冊(cè)商標(biāo))是VPL 公司于20世紀(jì)90年代推出的最早的數(shù)據(jù)手套,以模型4(根據(jù)手套模型的自由度區(qū)分手套型號(hào))為例說(shuō)明:

    手套本體材料:氯丁二烯橡膠布。

    傳感器:專利技術(shù)“光纖彎曲傳感器”。

    自由度(DOF) :手指關(guān)節(jié)的彎曲和外展、大拇指的復(fù)雜動(dòng)作。

    空間定位:根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合可選擇三維空間的單獨(dú)跟蹤、快速跟蹤或其他跟蹤系統(tǒng)。

    測(cè)量精度: < 5°。

    最大采樣頻率: 160 Hz。

    接口: RS232,最高波特率115. 2 kbp s。

    應(yīng)用情況:被設(shè)計(jì)適用于VR的醫(yī)學(xué)應(yīng)用,能作為功能評(píng)估、擊打損傷恢復(fù)、生物工程、運(yùn)動(dòng)生理等輸入設(shè)備。

    評(píng)價(jià):專利傳感器技術(shù),結(jié)構(gòu)緊湊,佩戴舒適,輕便易用;采用桌面控制模塊,能同時(shí)支持系4副手套;但是容易受用戶手尺大小影響,應(yīng)用過(guò)程中需要重新校正(防止手套與手指之間滑動(dòng)帶來(lái)的誤差) ,另外光纖的疲勞問(wèn)題(光纖使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致精度下降或折斷)也值得注意。

    (2) Cyberglove是Virtual Technologies公司于1991年推出的。

    手套本體材料:彈性纖維,可拉伸,尺寸固定。

    傳感器:專利技術(shù)“壓電傳感器”。

    自由度(DOF) :手指關(guān)節(jié)的彎曲和外展、大拇指、手掌彎曲、手腕的彎曲和外展。

    空間定位:手腕處可安裝六自由度跟蹤器。

    測(cè)量精度: 0. 5°。

    最大采樣頻率: 112 Hz。

    接口: RS232,最高波特率115. 2 kbp s。

    應(yīng)用情況:可用于是虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控機(jī)器人、醫(yī)學(xué)、CAD、手語(yǔ)識(shí)別、視頻游戲、音樂生成、手功能分析等。

    評(píng)價(jià):質(zhì)地很輕,佩戴舒適,手掌處成網(wǎng)狀易于通風(fēng),指尖露出,便于用戶抓取、寫字等;專利“壓電傳感器”具有良好的線性和強(qiáng)健性,體型細(xì)小、柔軟,對(duì)彎曲基本無(wú)阻力,受安裝位置和手指的彎曲曲率半徑影響很小,保證傳感器準(zhǔn)確可重復(fù)地測(cè)量手部運(yùn)動(dòng),并對(duì)所有用戶校正標(biāo)準(zhǔn)一致。

    (3) Dataglove是5DT公司于1995年推出的數(shù)據(jù)手套系列(以5DTDataglove5為例) 。

    手套本體材料:彈性纖維,手套尺寸固定,適用面廣,分左右手。

    傳感器:光纖傳感器。

    自由度(DOF) : 5個(gè)手指的彎曲傳感器、手掌的傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)。

    空間定位:無(wú),可通過(guò)增加三維跟蹤器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    測(cè)量精度: 8位A /D采樣,漂移擾動(dòng)小。

    最大采樣頻率: 200 Hz。

    接口: RS232,支持無(wú)線收發(fā)。

    應(yīng)用情況:被設(shè)計(jì)為三維輸入設(shè)備,適合對(duì)虛擬世界的控制和操作,手勢(shì)識(shí)別,物理療法和物理復(fù)原,遠(yuǎn)程機(jī)器人的控制等。

    評(píng)價(jià):質(zhì)量有保證,適合大眾的尺寸,左右手版本,佩戴非常舒適; PC的ISA總線可同時(shí)連接4個(gè)手套,開放式結(jié)構(gòu),鼠標(biāo)仿真模式, VR 程序驅(qū)動(dòng),有DOS和W indows下的軟件開發(fā)包;但是對(duì)不同用戶需要重新校正,同樣也存在疲勞問(wèn)題。