30、触觉系统在虚拟环境中的应用：简要综述

触觉系统在虚拟环境中的应用：简要综述

1. 引言

人类与不同环境持续进行交互，这种交互通过视觉、触觉、味觉、听觉和嗅觉来实现。其中，视觉、听觉和触觉对于获取知识至关重要，因为人们在看、听和做的过程中学习效果最佳，且通过实践学到的知识有 90% 能被学习者记住。

在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等虚拟环境中，用户主要通过视觉，有时也借助听觉与虚拟对象进行部分或完全交互。若能添加来自虚拟环境的触觉反馈，将增强对虚拟环境的识别和感知，但这需要强大的计算支持。

随着计算机在处理能力、图形和外设方面的发展，虚拟环境得以广泛应用于医学、教育、工业、军事、娱乐、航空等领域。然而，用户在虚拟环境中的交互往往缺乏触觉，而触觉对于实现逼真体验是必不可少的。

人类与环境交互的一部分体验就是触摸，沉浸在虚拟环境中的用户通常会尝试触摸其中的物体。一些机器人系统通过集成传感器和执行器等不同设备和系统来模拟视觉、听觉和触觉。视觉、声学和触觉系统分别用于模拟视觉、听觉和触觉。

这些模拟感官的系统需要通过接口进行信息的单向或双向传输。例如，相机作为视觉系统，仅进行单向通信，它捕获视觉信息并显示在屏幕上，不接收反馈；声学系统同样如此，记录声音并播放，也没有反馈。而触觉和触觉系统则需要实体与其物理环境之间进行双向通信，例如用户拖动铅笔时，会涉及铅笔运动和表面粗糙度信息的交换。一些触觉系统如按钮、振动器或复杂的机电设备，能产生反作用力来模拟触摸感。在 VR 和 AR 等虚拟环境中，触觉系统旨在通过为与环境的交互添加信息来增强用户的沉浸感。

用户在虚拟环境中与触觉系统的交互过程如下：用户通过触觉系统在虚拟环境中看到并触摸物体，图形和触觉信息由计算机渲染，且所