32、虚拟环境中触觉系统的应用及发展趋势

虚拟环境中触觉系统的应用及发展趋势

1. 触觉系统在医疗领域的应用

1.1 手术模拟中的触觉踏板

在手术模拟中，Quantum Devices QD145 编码器的触觉踏板发挥了重要作用。该踏板峰值扭矩为 10.72 Nm，连续扭矩为 5.36 Nm，工作空间为 15°。在双触觉通道的钻孔过程中，通过用户研究验证了其性能，在这个过程中会有警告信号以及模拟工具穿透的阻力。手部触觉反馈通过 PHANToM 1.0 设备获取，该设备的触笔尖端附有微型振动电机。触觉踏板控制钻头速度，工具穿透的阻力扭矩会反馈到踏板上，让用户感受到阻力。实验表明，有触觉反馈的用户对警告信号的反应更快，这说明触觉信息在钻孔过程中很有帮助，能提高外科医生的操作准确性。

1.2 头影测量诊断与分析

当前 2D 和 3D 头影测量分析工具往往复杂、不实用且不直观。而基于触觉的方法为解决这些缺点提供了方案。该系统需要一个触觉设备，如 Phantom Omni 或 Falcon。由于使用了 H3DAPI 平台（一个使用 OpenGL 和 X3D 开放标准的开源触觉软件开发平台），系统可以与这两种触觉设备进行交互。将 2D 和 3D 起重机模型导入集成了触觉交互的界面，用户通过铅笔/笔操作起重机，能产生触摸感，从而简化诊断和手术规划过程。

2. 触觉系统在工业领域的应用

2.1 虚拟维护装配/拆卸的路径规划

Hassan 和 Yoon 提出了一种基于触觉的虚拟维护装配/拆卸（MAD）路径规划方法。该方法是一个自动系统，其操作步骤如下：
1. 加载 CAD 模型。
2. 将模型组装到最终位置，得到序列表。 <