虚拟现实技术中的触觉反馈

对人类获取信息能力的研究表明，触觉是除视觉和听觉外最重要的感觉，是人类认识外界环境并与环境进行交互的重要手段。在实际工作中，很多操作任务要求操作者必须有效感知接触状况才能进行精确控制。在虚拟现实环境下，触觉交互表现得更加重要，如在虚拟手术训练中引入触觉反馈，可以使医生训练时不仅能够看到而且还能感觉到手术器官，医生能够进入虚拟世界，通过手和手臂的运动与虚拟模型及环境进行交互，形成对虚拟模型的完整认识，并感受到与虚拟对象交互产生的触觉和力，如同操作真实物体一样，使得操作训练更真实、准确。

从力反馈设备的交互属性看，可以分为主动型力/触觉设备和被动型力/触觉设备。主动型力/触觉设备是在操作时系统主动给用户的感官发出力的感受，大多数设备都为此类；被动型力/触觉设备则是在人手给出力的过程中，系统反馈给用户一定比例的力，使得虚拟交互更加逼真。

1.主动型力/触觉设备

主动型力/触觉设备可划分为3种，即固定型设备、可穿戴设备、点交互设备和专用设备。

（1）固定型设备。有许多力反馈交互设备能够为整个人手或胳膊及其身体其他部位提供力反馈信息，其中，爱荷华州的力反馈外骨骼机构利用磁场为使用者提供力信息就是其中的典型之一。(www.xing528.com)

（2）可穿戴设备。数据手套或数据衣属于此类。例如，日本筑波大学的虚拟实验室研究的WearableMaster将一个三自由度电动机驱动的杆安装在手臂上，为手指力的信息。又如，力反馈数据手套由VT公司开发，可进行硬度再现和力/触觉效果再现等。

（3）点交互设备和专用设备。典型的点交互设备是Phantom，该设备通过具有六自由度操作终端与指尖进行点交互。另一种点交互设备是加拿大麦吉尔大学的伸缩绘图仪，其通过单点反馈力信息。专用设备的一个例子是英国赫尔大学计算机科学系研制的外科手术模拟器VEATS——虚拟环境膝盖关节镜检查训练系统，用于对外科医生进行膝盖外科手术训练。

2.被动力/触觉设备

被动力反馈驱动系统无须系统提供能量，所以其本身具备稳定的特点，也不会对操作用户造成伤害。与同体积的主动力反馈系统相比，所反馈力的范围要大得多，其设备装置可以做得很小、很轻。