2. 1　數據手套實現的一般基理

    數據手套是虛擬現實系統的重要組成部分,是一種通用的人機接口,其直接目的在于實時獲取人手的動作姿態,以便在虛擬環境中再現人手動作,達到理想的人機交互目的。

    數據手套實現的關鍵在于手掌、手指及手腕的各個有效部位的彎曲、外展等測量以及在此基礎上的姿態的反演。完成反演主要取決于人體手部姿態的建模,最根本的就是,確定傳感器測量數據和手部各關節運動姿態的對應關系。

    對一個具體的數據手套應用過程,可設由手部各彎角組成的向量f = ( f1 , f2 , ⋯, fn )與對應傳感器示數組成的向量d = ( d1 , d2 , ⋯, dn ) 。顯然f和d之間存在著強耦合的映射關系。數據手套的實現即是根據示數向量d, 找出原映射關系的逆映射,從而反演出手部各部位的姿態。

    手部軟組織的存在,是人手和機械手區別的主要差異,使得人手無法和普通的剛性桿鉸鏈相比,這就加大了問題求解的復雜性。手部某一關節的運動,不僅會作用于對應的傳感器的示數發生變化,而且通過軟組織的相互作用,使其他的傳感器示數也發生變化。如果要求保證一定的精度,必須對求得的逆映射進行解耦計算。

    由于數據手套的傳感器數目較多,而且響應的標定和解耦計算十分復雜,進行實時處理時困難較大,因此,目前數據手套的發展與應用只是處于初級階段,還不十分成熟。