基于嵌入式计算机的穿戴型触觉感知数据背心的研制

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1、东南大学硕士学位论文基于嵌入式计算机的穿戴型触觉感知数据背心的研制姓名：李志明申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：宋爱国20090301摘要触觉是重要的但目前未被充分利用的信息传输通道。与人的视觉和听觉相比，人的触觉感受器分布于人的全身，不需要人特别的关注就能产生连续不断的触觉感受。而且触觉刺激是一对一的，具有针对性等特点。本文根据上述原理研制了一款基于嵌入式系统的穿戴型触觉感知数据背心。该装置利用触觉感知的特点可以将目标的态势信息转化为一定频率、幅值和节奏的振动触觉刺激，从而将一些战场上重要或复杂(如敌

2、方目标方位等)的信息以非视觉的方式传递给使用者。该系统在战场中使用能指示战斗人员注意敌方目标方位，也大大减轻战斗人员的视、听觉负担，降低对视、听觉的依赖。此外，该装置还可用于盲人导航、汽车辅助驾驶以及野外探险等领域，具有较高的商业价值。从系统功能的角度看，基于嵌入式的穿戴型触觉感知数据背心主要由态势信息采集模块、态势信息接收模块、态势信息处理模块和态势信息表达模块四个部分组成。而态势信息采集模块由数字罗盘和上位机两部分组成。该触觉感知数据背心的态势信息接收模块从数字罗盘采集穿戴者的姿态信息，当上位机向态势信息接收模块传输

3、有效的目标方位信息时，态势信息处理模块将由态势信息接受模块传输来的目标态势信息按照既定的解码算法转换成确定的驱动信息，并驱动态势信息表达模块，实现外部态势信息到振动触觉信息的转换。本文阐述了该触觉感知数据背心的软硬件设计思想。本设计以嵌入式系统为核心，实现了触觉感知数据背心的软硬件系统。并以此系统为平台，进行了振动器性能实验、人体生理阈值实验、触觉定位实验，并设计了基于此平台的上位机模拟软件。基于嵌入式的穿戴型触觉感知数据背心符合人体工学和战场需要，且具有功耗低、体积小等优点。关键词：触觉刺激数据背心振动器态势信息ABS

4、TRACTHapticsenseisanimportantbutnotfully—developedsensingchannel．Hapticsensorisspreadaroundone’sbody,SOpeoplecansensecontinuoushapticinformationwithoutspecialconcentration．Andhapticstimulationisone-to-one．Itspertinencemakesitconvenienttosensealotofinformation．Thi

5、sdissertationdevelopedawearablevibrotactilevestbasedonembeddedcomputer．ThedeviceCallconvertsituationinformationsurroundtovibrotactilestimulationofdifferentfrequency,amplitudeandswing．Thussomeimportantorcomplicatedinformationhardtoexpressinvisualorhearingsense，suc

6、hasorientationinformationofdifferentobjects，isconvertedtovibrotactilestimulation．Itcanbeusedinbattlefieldtoremindsoldiersoftheorientationofenemy,besides，ithelpstoreleasetheirvisionandhearingburden，andreducerelyofvisionandhearing．Besides，thedevicealsoCanbeusedforb

7、lindmannavigation，aideddrivingandfieldexploration．Italsoisendowedwithpreferablecommercialvalue．WearablevibrotactilevestbasedonembeddedcomputeriscomposedofSIAM(SituationInformationAcquisitionModule)，SIIM(SituationInformationInterfaceModule)，SIPM(SituationInformati

8、onProcessingModule)andSIEM(SituationInformationExpressModule)bysystemfunction．AndSIAMconsistsofadigitalcompassanduppermonitor．SlIMgetstheuser’sdirectioninforma