Приложение В (справочное). Тактильные/осязательные устройства с обратной связью по усилию

Приложение В
(справочное)

Тактильные/осязательные устройства с обратной связью по усилию

B.1 Общие положения

В данном приложении описаны тактильные/осязательные устройства с обратной связью по усилию, наиболее распространенные в настоящее время. Данное приложение также применимо к другим устройствам такого типа.

B.2 Осязательное устройство с вращающимся регулятором

Осязательные устройства с вращающимся регулятором (см. рисунок В.1) являются типичными для взаимодействий с одной степенью свободы. Они имеют один привод, управляющий ручкой в форме выпуклой кнопки или колесика либо непосредственно, либо через редуктор с небольшим передаточным отношением. Зависимость крутящего момента от угла поворота программируют в соответствии с решаемой задачей. Как правило, в этих устройствах запрограммирована одна или несколько кривых изменения характеристик. Затем происходит выбор одной из этих кривых с помощью протокола, передаваемого в устройство по шине управления. Устройства передают информацию о событиях головной системе в случае выбора определенной функции. Такие устройства обычно используют в автомобилях для совмещения средств управления радио, кондиционером и мультимедийными функциями в одном рабочем устройстве.

Рисунок В.1 - Осязательное устройство с вращающимся регулятором

В.3 Джойстик с обратной связью по усилию

Джойстик, обеспечивающий обратную связь по усилию (см. рисунок В.2), является устройством управления, предназначенным преимущественно для использования в игровой индустрии. Такое устройство имеет несколько приводов для изменения жесткости и амортизации движения как минимум в двух управляющих направлениях. Кроме того, эти приводы могут формировать выходное усилие для пользователя. Положение джойстика в управляющих направлениях измеряется и передается головной системе (персональный компьютер). В основном приложения формируют осязательные сигналы с одной или более кинестетическими степенями свободы для имитации воздействия оружия на виртуальный персонаж или столкновения с объектами в игровом сценарии.

Рисунок В.2 - Джойстик с обратной связью по усилию

В.4 Рулевое колесо и педали с обратной связью по усилию

Рулевое колесо и педали, которые обеспечивают обратную связь по усилию, являются управляющими устройствами, напоминающими рулевое колесо автомобиля и его педали акселератора и тормоза (см. рисунок В.3). Эти устройства разрабатываются в основном для игровой индустрии и используют интерфейс персонального компьютера в качестве головной системы. Они содержат несколько приводов, формируя выходной крутящий момент и усилие на одном из элементов управления, и передают системе информацию об угле поворота руля и интенсивности перемещения педалей.

Рисунок В.3 - Рулевое колесо, обеспечивающее обратную связь по усилию

В.5 Координатно-указательные устройства

В координатно-указательных устройствах используют указатель с тремя степенями свободы (см. рисунок В.4). Этот указатель физически представляет собой ручку, которая может иметь различные формы в зависимости от вариантов использования. Как правило, к таким устройствам предъявляют требования высокой жесткости конструкции и возможности их работы в существенно ограниченном рабочем пространстве пользователя. Поэтому такие устройства часто разрабатывают как параллельные механизмы. Количество приводов в таких устройствах больше или равно числу степеней свободы кинестетической обратной связи. Такие координатно-указательные устройства обычно работают вместе с персональными компьютерами. Устройства получают информацию об усилии, которое необходимо передать, и возвращают информацию о позиционировании указателя головному компьютеру.

Рисунок В.4 - Координатно-указательные осязательные устройства

В.6 Тактильные устройства со стилусом

Тактильные устройства с стилусом (см. рисунок В.5) определяют положение точки в трехмерном пространстве с помощью прикрепленного стилуса. В дополнение к информации о положении точки определяют ориентацию этого стилуса и, в зависимости от системы, стилус частично или полностью оснащен кинестетической обратной связью. Тактильные устройства со стилусом широко применяют в приложениях, использующих трехмерное моделирование, для разработки дизайнерских решений, в киноиндустрии и в индустрии моды. Такие устройства позволяют управлять виртуальным стилусом, заменяющим реальные инструменты для создания скульптур, рисования или письма.

Рисунок В.5 - Осязательное устройство со стилусом

В.7 Осязательные устройства, закрепленные на руке

Осязательные устройства, закрепленные на руке (см. рисунок В.6), представляют собой сложные механические устройства, обеспечивающие кинестетическую обратную связь с одним или несколькими пальцами. Такие устройства отличаются по функциональности и сложности в соответствии с числом степеней свободы, доступных для пальца, и общего количества пальцев с кинестетической обратной связью. Из-за существенного веса таких устройств их иногда комбинируют с дополнительными координатно-указательными осязательными устройствами, которые компенсируют механическую нагрузку на руку пользователя.

Рисунок В.6 - Осязательное устройство, закрепленное на руке

В.8 Мышь с обратной связью по усилию

Мышь, обеспечивающая обратную связь по усилию, представляет собой приспособление, в котором к двумерному перемещению компьютерной мыши по поверхности добавлена кинестетическая обратная связь. В такой мыши установлены приводы, которые обычно затрудняют перемещение в процессе взаимодействия. В качестве возможных применений этой функции может быть использование ощутимых толчков на корпусе мыши при наведении курсора на кнопки или другие области с конкретной функциональностью в компьютерной программе. Однако существуют варианты такого типа мыши с активными кинестетическими свойствами, в том числе с вибрационным элементом или с матрицей тактильных штырьков.

Рисунок В.7 - Мышь с обратной связью по усилию