力反馈器
PHANTOM产品系列
PHANTOM力反馈装置是由美国麻省理工学院(MIT)研制开发的,它代表了人机接触交互技术方面的一种革新。以往计算机用户只能通过视觉(最多又加入了听觉)与其进行交互,很明显,触觉作为许多应用场合最重要的感知方式没有被加进去,PHANTOM装置的出现改变了这一切。就像显示器能够使用户看到计算机生成的图像,扬声器能够使用户听到计算机合成的声音一样,PHANTOM装置使用户接触并操作计算机生成的虚拟物体成为可能。
PHANTOM触觉交互设备不同于其它的触觉交互设备,它不是一个有着巨大体积的装置,或是一个类似触觉感知的刺激器,也不是一个振动游戏杆。PHANTOM系列产品中的任意一种都经过一流的设计并申请了专利,它们都可提供高度逼真的三维力反馈能力,都可在办公室/桌面环境下进行操作,并与标准PC机兼容。

PHANTOM优质系列
标准配置的PHANTOM产品在工作空间、硬度及电机扭矩方面都提供了广泛的选择以适用不同项目需求和特殊应用。系统还提供了一个被动的具有3个自由度的触笔;一个可选的编码触笔可以测量另外3个自由度(倾斜、滚动和翻转)。这样将构成一个有6个自由度输入(运动)和3个自由度输出(力反馈)的系统。所有的系统都可通过并口与我们所提供的排线相连。

PHANTOM桌面系统
PHANTOM桌面系统能很容易通过并口与电脑相连,并由一个通用的模块电源(110/230VAC)供电。PHANTOM桌面系统也有一个完整的编码触笔,用它来提供6个自由度的位置检测。

PHANTOM 1.5/6自由度设备
PHANTOM 1.5/6自由度设备允许用户在需要6自由度力反馈的领域做应用开发。例如虚拟装配,虚拟造型、路径漫游、远程操作及分子建模等方面。对力矩反馈的仿真使用户能够感觉到虚拟装配过程中的摩擦力、反作用力及力矩的存在,或者在遥操作环境下能够感觉到远程被控机器人所提供的旋转力矩。该设备提供了3个平移自由度的力反馈,其运动范围基本与肘部不动时前臂的运动范围相当。另外,该设备还通过一个主动万向节为操作者提供了3个转动自由度(倾斜、滚动和翻转)的力矩反馈。PHANTOM 1.5/6自由度设备在Windows NT/2000/XP及RedHat Linux 7.2环境下均可通过并口与电脑相连。

OpenHaptics Toolkit
我们知道,PHANTOM设备提供给用户真实的力觉信息,OpenHaptics软件则对许多复杂的计算进行处理,这些算法是数字化物体的交互仿真所必须的。这个便于使用的工具包使得开发者可迅速方便的将“物理引擎”集成到他们的三维应用软件当中,功能强大的API函数及其可扩展性满足了研究人员对其强大功能和灵活使用方面的要求。OpenHaptics软件开发包可以在Windows NT/2000/XP以及RedHat Linux 7.2平台上使用,并有如下一些特性:
  • 兼容PHANTOM设备的现行版本及后续版本
  • 集成鼠标驱动器
  • Force field类允许场景绘制和直接的力编程在一起进行
  • 支持大于250,000个多边形网格的划分
  • 支持VRML2.0,使得在交互场景绘制中可以直接对静态物体进行渲染
  • 基于应用的动态链接库(DLL)简化了开发过程,不仅支持而且提高了3D Touch应用程序的性能
  • 支持多个PHANTOM桌面系统共同工作,它们呈链形结构,仅用一个主机端口

SensAble科技公司的PHANTOM®系列触觉交互设备能使用户接触并操作虚拟物体,不同的PHANTOM产品系列分别适合于从事不同研究领域或商业需求的用户。PHANTOM作为一种高精度的触觉交互设备,它可以提供非常大的工作空间和反馈力,以及6自由度的运动能力。PHANTOM桌面系统和PHANTOM全线产品均可提供相应的桌面解决方案。相比于这两种装置,PHANTOM Desktop系统具有更高精度,更大反馈力以及更低摩擦,而PHANTOM Omini则是现今最经济实惠的触觉交互设备。其特性描述如下:

Pantom Omini 性能指标
产品名称 PHANTOM系列产品
力反馈工作空间 ~6.4 W x 4.8 H x 2.8 D in
>160 W x 120H x 70 D mm
尺寸
装置所占用的桌面区域大小
65/8 W x 8 D in
~168 W x 203 D mm
重量(装置本身) 3 lb 15 oz
运动范围 手腕弯曲所导致的手部运动
标称位置分辨率 >450 dpi ~0.055 mm
摩擦阻力 <1 oz (0.26 N)
标称(直角连杆)位置处的
最大输出力
0.75 lbf (3.3 N)
连续输出力(24小时) >0.2 lbf (0.88 N)
强度 X 轴 > 7.3 lb/in (1.26 N/mm)
Y 轴 > 13.4 lb/in (2.31 N/mm)
Z 轴 > 5.9 lb/in (1.02 N/mm)
惯性(末端连杆的质量) ~0.101 lbm (45 g)
反馈力方向 x,y,z
位置检测
位姿
X,y,z(数字编码)
倾斜、摇摆、偏移(±5%线性电位器)
接口 IEEE-1394 FireWire® 接口
支持平台 基于Intel的PC
GHOST® SDK兼容 No
3D TouchTM SDK 兼容 Yes
应用 被选形式的触觉交互研究及 FreeForm®ConceptTM系统

SensAble科技公司的PHANTOM®系列触觉交互设备能使用户接触并操作虚拟物体,不同的PHANTOM产品系列分别适合于从事不同研究领域或商业需求的用户。PHANTOM作为一种高精度的触觉交互设备,它可以提供非常大的工作空间和反馈力,以及6自由度的运动能力。PHANTOM桌面系统和PHANTOM全线产品均可提供相应的桌面解决方案。相比于这两种装置,PHANTOM Desktop系统具有更高精度,更大反馈力以及更低摩擦,而PHANTOM Omini则是现今最经济实惠的触觉交互设备。其特性描述如下:

PHANTOM Desktop性能指标
型号 PHANTOM Desktop
工作平面 6 x 5 x 5 inches 16 x 13 x 13 cm
活动范围 手腕活动范围
常规位置分辨率 1100 dpi 0.02 mm
后主轴摩擦 0.23 oz. 0.06 N
最大载荷 1.45 lbf. 6.4 N
持续工作载荷(24小时) 0.4 lbf 1.7 N
硬度 大约为. 18 lbs./in. 3.16 N/mm
贯量(集中在顶部) < 0.17 lbm. < 75 g
底座尺寸 7 x 6 inches 18 x 16 cm
力返馈 x, y, z
位置传感器 x, y, z, pitch, roll, yaw
计算机接口 通过并行口和计算机连接,无特别要求
运行平台 Intel-based PCs