被触感再现系统及方法.pdf

本发明提供了一种被触感再现系统，其特征在于包括：存取模块，用于存取被触感再现信息文件；程控模块，用于从存取模块读取、解析被触感再现信息文件，生成系统的被触感再现指令序列，并向执行机构发送再现指令序列，执行机构，用于根据程控模块发送的指令序列执行相应的操作，以实现被触感再现的行为输出。本发明还提供了一种被触感信息处理方法，通过本发明的技术方案实现了通过简练而成本低廉的机械装置能够实现高度复杂且精确的动作行为再现。

1.  一种被触感再现系统，其特征在于所述系统包括：
存取模块，用于存取被触感再现信息文件；
程控模块，用于从所述存取模块读取、解析所述被触感再现信息文件，生成所述系统的被触感再现指令序列，并向执行机构发送所述再现指令序列，
所述执行机构，用于根据所述程控模块发送的所述指令序列执行相应的操作，以实现被触感再现的行为输出。

2.  根据权利要求1所述的被触感再现系统，其特征在于，所述被触感再现系统的物理构成包括以下构成方式中的一种：
(1)所述存取模块、所述程控模块和所述执行机构为一体化结构的装置；
(2)所述存取模块、所述程控模块和所述执行机构为相互分离的、各自独立结构的装置，且各所述装置间通过接口电路相连接进行通信；
(3)所述执行机构是与由所述存取模块和所述程控模块所构成的装置相分离的、独立的装置，且所述执行机构可通过接口电路与所述由所述存取模块和所述程控模块构成的装置相连接以进行通信；
(4)所述存取模块是与由所述程控模块和所述执行机构构成的装置相分离的、独立的装置，且所述存取模块可通过接口电路与由所述程控模块和所述执行机构构成的装置相连接进行通信；或
(5)所述程控模块是与由所述存取模块和所述执行机构构成的装置相分离的、独立的装置，且所述程控模块可通过接口电路与由所述存取模块和所述执行机构构成的装置相连接进行通信。

3.  根据权利要求1或2所述的被触感再现系统，其特征在于，所述系统为开放式程控结构，可以通过所述存取模块来装载、运行不同版本的、可更新升级的所述被触感再现信息文件，实现不同的被触感的行为再现。

4.  根据权利要求1或2所述的被触感再现系统，其特征在于，所述存取模块和/或所述程控模块可以是利用计算机的存储、读写、运算资源和计算机执行程序所实现的。

5.  根据权利要求1或2所述的被触感再现系统，其特征在于，所述存取模块是具有包括数据存储读取能力的装置或数据终端。

6.  根据权利要求1或2所述的被触感再现系统，其特征在于，所述执行机构包括：
指令模块，用于接收、储存所述程控模块发出的所述被触感再现指令序列，并将所述被触感再现指令序列进行排队，向驱动模块顺序输出；
驱动模块，用于接收所述指令模块发送的所述被触感再现指令，并将所述被触感再现指令解释转换成设备的驱动指令，来驱动输出装置；或者对于矩阵式被触感再现执行机构，所述驱动指令用于驱动矩阵式输出装置的开关电路阵列；
所述输出装置，用于根据所述驱动模块所输出的所述驱动指令，在指定的位置输出物理作用，实现被触感再现的行为输出；以及
接口电路，用于实现所述程控模块和所述指令模块的通信。

7.  根据权利要求6所述的被触感再现系统，其特征在于，所述输出装置的构成包括以下至少一种的构成方式：
基本执行模块，用于输出单个机械指的被触感再现行为；
复合执行模块，由两个以上的所述基本执行模块组合而成，用于同时输出两个机械指以上的被触感再现行为；或者
矩阵输出模块，用于在指定的一个位置，或同时在若干个位置上，输出被触感再现行为。

8.  根据权利要求7所述的被触感再现系统，其特征在于，所述基本执行模块包括：
机械臂，其为可位移的部件，用于在其上面安装机械拳指；
机械拳指，用于输出被触感再现行为的物理作用；
传动装置，用于驱动所述机械臂和所述机械拳指以发生位移；以及
物理作用输出装置，用于产生并输出包括以下至少一种的物理作用：压力、温度、电磁场。

9.  根据权利要求8所述的被触感再现系统，其特征在于，所述机械拳指装载在所述机械臂上，且可沿着所述机械臂方向移动；所述机械拳指是至少具有机械拳或机械指之一的功能部件，用于产生物理作用，并且所述机械拳指至少能产生包括压力、温度、电磁场中之一的物理作用。

10.  根据权利要求7所述的被触感再现系统，其特征在于，所述基本执行模块：
至少有一个机械臂、机械拳指和具有两个以上传动方向的传动装置；
所述机械臂和所述机械拳指的传动方式可以是滑轨的或螺杆的方式；
所述机械拳指可沿着所述机械臂的方向发生位移，且与所述机械臂的可移动方向相交或垂直，以及
所述机械拳指在其与所述机械臂构成的移动平面或曲面所相交或垂直的方向上，输出至少包括压力、温度或电磁场中之一的物理作用。

11.  根据权利要求7所述的被触感再现系统，其特征在于，所述矩阵输出模块具有以下的特征：
矩阵中的各个单元相互独立，且矩阵单元里至少内置了以下其中之一的电气部件：
压电器件，能将电信号转换成机械力，
电热器件，能将电能转换成热能，以及
场效应器件，能将电能转换成场能。

12.  根据权利要求1或2所述的被触感再现系统，其特征在于，还包括被触感信息采集器，
所述被触感信息采集器由多个相互独立的矩阵单元所构成，其中，所述矩阵单元中内置了至少包括压力传感器、温度传感器、电磁场传感器中之一的传感器，用于采集被触摸体在受到外界物理作用时所产生的包括不同时间、部位上受到物理作用的被触感信息，其中，所述被触感信息包括以下参数中之一或其集合：时间、位置、物理作用类型和强度。

13.  根据权利要求3所述的被触感再现系统，其特征在于，所述被触感再现信息文件是包括文件说明和被触感再现信息记录的计算机文件，可以通过网络实时或非实时传输，或通过储存介质的复制，进行信息发布，信息下载和信息共享。

14.  根据权利要求13所述的被触感再现系统，其特征在于：
所述文件说明包括：
(1)版权声明信息；
(2)数据格式的版本信息；
(3)控制程序的版本需求；
(4)被触感再现信息记录的存储格式声明；
(5)被触感再现信息记录的限制性信息，包括物理参数的极值、维度、坐标的数值区间、采样参数、作用点的参数、数据的物理单位；
(6)被触感再现信息的使用指导；
所述被触感再现信息记录包括：时间参数、作用点位置参数、作用点的物理作用参数。

15.  一种被触感信息处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S102，采集被触感信息；
步骤S104，将所述被触感信息转换为数字信息，生成被触感信息数据；
步骤S106，将所述被触感信息数据生成被触感再现信息记录；以及
步骤S108，将所述被触感再现信息记录处理成可被执行的被触感再现信息文件。

16.  根据权利要求15所述的被触感信息处理方法，其特征在于所述被触感再现信息记录具有如下之一的数据记录格式，
(1)时序数据记录格式，以时序排列的，在被触感作用区域内的各坐标点的物理作用参数；
(2)座标数据记录格式，以作用点顺序排列的各个时刻的空间坐标和对应的物理作用参数；或者
(3)指令记录格式，以时序排列系统定义的行为再现指令序列。

17.  根据权利要求15所述的被触感信息处理方法，其特征在于，所述被触感再现信息记录是通过如下之一的数据处理方式所生成的：
(1)由所述被触感信息数据直接生成的时序记录；或者
(2)通过以下中一个或多个处理转换为可执行的所述被触感信息文件：噪声处理、数据筛选、平滑、数据记录格式转换、数据压缩生成的记录。

18.  根据权利要求15所述的被触感信息处理方法，其特征在于所述被触感信息文件的存储格式可以是通用的编码格式，也可以是专有的数据格式。

19.  根据权利要求17所述的被触感信息处理方法，其特征在于所述数据压缩处理包括在每一个物理作用区域仅取作用在该区域的物理作用的最大值。

20.  根据权利要求15至19中任一项所述的被触感信息处理方法，其特征在于所述被触感信息包括时间、位置、和物理作用强度。

被触感再现系统及方法
技术领域
本发明涉及动作行为重现的信息处理系统，具体地涉及一种可扩展应用于保健，按摩设备的被触感再现系统。
背景技术
现有的动作行为重现系统，以及保健，按摩设备，其机械动作重现的控制信息是内置在设备里的固化程序，因此所说的现有系统和设备只能实现原设计定义的若干种动作行为的再现模式；而所说的现有系统和设备，其动作行为重现的机械装置是根据设计阶段规定的几种固定的动作方式的机械机构，无法在使用阶段实现原设计以外的机械动作；另外，所说的现有系统和设备是以机械轮、震动装置、空气压力装置等特定的动作行为输出装置和工作方式来模仿动作行为再现的系统构造，为了实现高度复杂的动作行为，需要极其复杂的机械机构，否则难以实现细腻精确的动作行为再现。
因此所说的现有系统和设备，只能实现设计阶段定义的动作行为再现，并且设备结构复杂，生产成本高，限定了设备资源的发展性应用，为了实现新的动作行为再现，只能设计开发所说的新的系统和设备。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种动作行为重现的信息处理系统，即之后所称的被触感再现系统，其能够通过开放式程控系统结构，和非固定工作模式的机械输出装置，解决现有技术中的动作行为再现系统，以及保健，按摩设备的上述所说的，只能用复杂的机械机构实现原始设计的固定动作行为再现的系统构成缺陷。
根据本发明的一个方面，提供了一种被触感再现系统，该系统包括：存取模块，用于存取被触感再现信息文件；程控模块，用于从存取模块读取、解析被触感再现信息文件，生成系统的被触感再现指令序列，并向执行机构发送再现指令序列，执行机构，用于根据程控模块发送的指令序列执行相应的操作，以实现被触感再现的行为输出。
其中，上述的被触感再现系统，其物理构成包括以下构成方式中的一种：
(1)存取模块、程控模块和执行机构为一体化结构的装置；
(2)存取模块、程控模块和执行机构为相互分离的、各自独立结构的装置，且各装置间通过接口电路相连接进行通信；
(3)执行机构是与由存取模块和程控模块所构成的装置相分离的、独立的装置，且执行机构可通过接口电路与由存取模块和程控模块构成的装置相连接以进行通信；或
(4)存取模块是与由程控模块和执行机构构成的装置相分离的、独立的装置，且存取模块可通过接口电路与由程控模块和执行机构构成的装置相连接进行通信。
(5)程控模块是与由存取模块和执行机构构成的装置相分离的、独立的装置，且程控模块可通过接口电路与由存取模块和执行机构构成的装置相连接进行通信。
在上述的被触感再现系统中，系统为开放式程控结构，可以通过存取模块来装载、运行不同版本的、可更新升级的被触感再现信息文件，实现不同的被触感的行为再现。
在上述的被触感再现系统中，存取模块和/或程控模块可以是利用计算机的存储、读写、运算资源和计算机执行程序所实现的。
在上述的被触感再现系统中，存取模块是具有包括数据存储读取能力的装置或数据终端。
在上述的被触感再现系统中，执行机构包括：指令模块，用于接收、储存程控模块发出的被触感再现指令序列，并将被触感再现指令序列进行排队，向驱动模块顺序输出；驱动模块，用于接收指令模块发送的被触感再现指令，并将被触感再现指令解释转换成设备的驱动指令，来驱动输出装置；或者对于矩阵式被触感再现执行机构，驱动指令用于驱动矩阵式输出装置的开关电路阵列；输出装置，用于根据驱动模块所输出的驱动指令，在指定的位置输出物理作用，实现被触感再现的行为输出；以及接口电路，用于实现程控模块和指令模块的通信。
在上述的被触感再现系统中，输出装置的构成包括以下至少一种的构成方式：
基本执行模块，用于输出单个机械指的被触感再现行为；
复合执行模块，由两个以上的基本执行模块组合而成，用于同时输出两个机械指以上的被触感再现行为；或者
矩阵输出模块，用于在指定的一个位置，或同时在若干个位置上，输出被触感再现行为。
在上述的被触感再现系统中，基本执行模块包括：机械臂，其为可位移的部件，用于在其上面安装机械拳指；机械拳指，用于输出被触感再现行为的物理作用；传动装置，用于驱动机械臂和机械拳指以发生位移；以及物理作用输出装置，用于产生并输出包括以下至少一种的物理作用：压力、温度、电磁场。
在上述的被触感再现系统中，机械拳指装载在机械臂上，且可沿着机械臂方向移动；机械拳指是至少具有机械拳或机械指之一的功能部件，用于产生物理作用，并且机械拳指至少能产生包括压力、温度、电磁场中之一的物理作用。
在上述的被触感再现系统中，基本执行模块：至少有一个机械臂、机械拳指和具有两个以上传动方向的传动装置；机械臂和机械拳指的传动方式可以是滑轨的或螺杆的方式；机械拳指可沿着机械臂的方向发生位移，且与机械臂的可移动方向相交或垂直，以及机械拳指在其与机械臂构成的移动平面或曲面所相交或垂直的方向上，输出至少包括压力、温度或电磁场中之一的物理作用。
在上述的被触感再现系统中，矩阵输出模块具有以下的特征：矩阵中的各个单元相互独立，且矩阵单元里至少内置了以下其中之一的电气部件：压电器件，能将电信号转换成机械力，电热器件，能将电能转换成热能，以及场效应器件，能将电能转换成场能。
在上述的被触感再现系统中，还包括被触感信息采集器，被触感信息采集器由多个相互独立的矩阵单元所构成，其中，矩阵单元中内置了至少包括压力传感器、温度传感器、电磁场传感器中之一的传感器，用于采集被触摸体在受到外界物理作用时所产生的包括不同时间、部位上受到物理作用的被触感信息，其中，被触感信息包括以下参数中之一或其集合：时间、位置、物理作用类型和强度。
在上述的被触感再现系统中，被触感再现信息文件是包括文件说明和被触感再现信息记录的计算机文件，可以通过网络实时或非实时传输，或通过储存介质的复制，进行信息发布，信息下载和信息共享。
在上述的被触感再现系统中，文件说明包括：
(1)版权声明信息；
(2)数据格式的版本信息；
(3)控制程序的版本需求；
(4)被触感再现信息记录的存储格式声明；
(5)被触感再现信息记录的限制性信息，包括物理参数的极值、维度、坐标的数值区间、采样参数、作用点的参数、数据的物理单位；
(6)被触感再现信息的使用指导；
被触感再现信息记录包括：时间参数、作用点位置参数、作用点的物理作用参数。
根据本发明的另一个方面，提供了一种被触感信息处理方法，包括以下步骤：步骤S102，采集被触感信息；步骤S104，将被触感信息转换为数字信息，生成被触感信息数据；步骤S106，将被触感信息数据生成被触感再现信息记录；以及步骤S108，将被触感再现信息记录处理成可被执行的被触感再现信息文件。
在上述的被触感信息处理方法中，被触感再现信息记录具有如下之一的数据记录格式，
(1)时序数据记录格式，以时序排列的，在被触感作用区域内的各坐标点的物理作用参数；
(2)座标数据记录格式，以作用点顺序排列的各个时刻的空间坐标和对应的物理作用参数；或者
(3)指令记录格式，以时序排列系统定义的行为再现指令序列。
在上述的被触感信息处理方法中，被触感再现信息记录是通过如下之一的数据处理方式所生成的：
(1)由被触感信息数据直接生成的时序记录；或者
(2)通过以下中一个或多个处理转换为可执行的被触感信息文件：噪声处理、数据筛选、平滑、数据记录格式转换、数据压缩生成的记录。
在上述的被触感信息处理方法中，被触感信息文件的存储格式可以是通用的编码格式，也可以是专有的数据格式。
在上述的被触感信息处理方法中，数据压缩处理包括在每一个物理作用区域仅取作用在该区域的物理作用的最大值。
在上述的被触感信息处理方法中，被触感信息包括时间、位置、和物理作用强度。
本发明的被触感再现系统，是基于可升级、发布的被触感再现信息文件，采用开放式程控原理，和没有固定动作方式限定的机械输出装置实现被触感再现的触摸行为复制。
本发明的被触感再现系统的信息处理流程是，1.基于采集的被触感信息；2.记录产生被触感的触摸行为信息(坐标，时间，物理作用类型及强度)，这个信息的集合即是之后所述的被触感再现信息文件；3.系统根据被触感再现信息文件的记录，通过之后所称的触感再现执行机构，再现被触感的触摸行为；4.从而实现了动作对象的被触感再现。
其中所述的被触感再现信息文件是可以更新、升级，可以复制和网上传输的，不同版本的计算机文件，所述的被触感再现系统可以装载、读取、运行不同版本的被触感再现信息文件，驱动无固定动作定义的机械输出装置，实现不同版本的被触感行为再现。
系统采用了非固定工作模式的机械输出装置，其所说的输出装置具有高自由度的移动方式，易于根据程控指令实现各种复杂的机械动作行为，其高度复杂、精确细腻的动作行为的实现是由系统的程控模块和被触感再现信息文件所决定，因此输出装置的机械结构可以简练，制作成本低廉。
所述的被触感再现系统的使用者，可以通过文件复制，网上下载获得新版本的被触感再现信息文件，使原有系统可以实现新版本的被触感行为再现。因此，基于本发明，在现有的多媒体信息，互联网信息交换平台上，在现有的符号文字、视觉、听觉等信息(文字，语音，音乐，图像，动画)类的基础上，增加了可复制，发布，共享和下载的被触感再现信息类，为推动信息技术和互联网信息交换技术的发展提供了发展机遇。
通过本发明的技术方案，实现了，动作行为重现系统，以及保健，按摩设备，通过简练而成本低廉的机械装置能够实现高度复杂且精确的动作行为再现，基于开放式程控系统的设计，可以使原有的同一机械执行机构实现不同版本的，新型的动作再现输出，使设备资源得到最大利用。同时基于被触感信息的可应用性和可发布性的特征，不仅可方便使用者通过文件复制，网上下载，获得新版本的被触感再现信息文件，而且可在现有的多媒体信息和互联网信息交换平台上，增加可复制，发布，共享和下载的被触感再现信息类，为推动信息技术和互联网信息交换技术的发展提供了发展机遇。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的被触感信息再现系统的示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的被触感信息采集器的构成及工作原理；
图3示出了根据本发明一个实施例的被触感信息采集器的时间、位置和被触感信息输出的关系；
图4示出了根据本发明一个实施例的被触感信息的数据处理原理；
图5示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感再现的原理；
图6示出了根据本发明一个实施例的分离式被触感再现系统的构成示意图；
图7示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感行为再现输出装置的构成；
图8示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感再现执行机构的构成示意图；
图9示出了根据本发明一个实施例的机械式虚拟空间矩阵的被触感再现的原理；
图10a、图10b示出了根据本发明一个实施例的滑轨式基本执行模块；
图11示出了根据本发明一个实施例的螺杆传动式基本执行模块；
图12示出了根据本发明一个实施例的机械拳指的示意图；
在图13示出了根据本发明的一个实施例的双指的输出装置；
图14示出了根据本发明的一个实施例的三指的输出装置；
图15示出了根据本发明的一个实施例的被触感再现系统应用示例；
图16示出了根据本发明一个实施例的被触感信息文件的生成处理方法，以及
图17示出了根据本发明一个实施例的被触感信息处理方法。
具体实施方式
作为本发明涉及的一种动作行为重现的信息处理系统，具体地就可扩展应用于保健，按摩设备为实例，参考附图详细说明本发明的实施方式。
本发明可以应用于动作再现系统与设备，包括各种机械按摩、保健设备等的动作重现系统，本发明的动作再现机械指不仅可以实现精确的动作再现，而且可以通过网络实现远程动作控制，远程按摩，网络游戏，也可以应用于其他特定的人的行为再现系统。
本发明以被触感信息与行为再现的原理，解决了动作行为再现系统，保健、按摩设备等的背景技术所述的问题，以开放式程控概念解决固化程序系统控制的限定使用的问题，以程控为主体的概念取代原有的以机械方式为主体的系统方式，以便实现高度复杂的动作行为再现，降低设备成本。以空间矩阵的方式采集被触感信息和输出人体不同部位的被触感的触摸行为，通过采集、量化生成的被触感信息文件，可以通过文件复制，网上下载实现程控信息的升级、更新，使同一设备，通过被升级、更新的被触感信息文件完成各种新的动作行为再现的需求。
基于本发明，在多媒体信息，或互联网信息交换平台上，基于现有符号文字、视觉、听觉等信息(文字，语音，音乐，图像，动画)的基础上，增加了可复制，发布，共享和下载的被触感再现信息类，为推动信息技术和互联网信息交换技术的发展提供了发展机遇。
其中，本发明所说的被触感再现信息，是指在人体的某个部位受到手或其他行为物体的外界物理作用时，人体对外界物理作用产生的反射信息。而在实现机器人，机器手的研究领域，手在触摸物体时，手、手指对温度、速度、力量等的感觉信息常称为触感信息，实际上是指手在触摸时的手的自身感应信息touch(触摸)、haptic(触觉)。为了区别机器手研究领域的触感信息的说法，本发明采用了被触感再现信息的说法。
人的被触感行为是在空间区域上人体某个部位，在受到外界施以的压力、运动、温度、电磁场等的物理作用而产生的神经阵列上的反映，其反映的强度比例于外界施以物理作用的强度。系统采用被触感空间矩阵算法，采集、记录不同部位的被触感类型和强度，动作再现设备通过被触感空间矩阵形成的被触感信息的控制，实现被触感行为的再现。本发明即可应用于现有的机械位移方式的动作再现系统和按摩、保健设备，也可应用于矩阵式动作再现系统和按摩、保健设备。
一、系统构成的描述
图1示出了根据本发明一个实施例的被触感再现系统的示意图；
如图1所示，系统由被触感信息采集器102、模数转换器104、控制台112、外接显示屏114、程控模块116、接口电路118、被触感再现执行机构120等构成。
系统通过被触感信息采集器102采集被触感信息，通过模数转换，生成数字信息的被触感信息数据106，被触感信息数据106通过必要的数据处理(噪声处理、数据筛选、平滑，数据记录格式转换、数据压缩等)生成被触感再现信息记录，在被触感再现信息记录写入文件说明等，以生成可复制、发布、下载的被触感再现信息文件108，所述文件被触感再现信息存储读取模块110读取。被触感再现程控模块116通过接口电路从被触感再现信息存储读取模块110读取、解析被触感再现信息记录，并通过接口电路118向被触感再现执行机构120发送程控指令，被触感再现执行机构120根据程控模块116发送的程控指令序列实现被触感行为再现输出。
如果系统使用计算机、PC机、PDA等具有CPU执行程序能力的设备，被触感再现程控模块116和被触感再现信息存储读取模块110则是利用计算机存储、运算资源的一个可执行的程序，被触感再现信息文件108可以是拷贝复制、可以是从网上下载或存储在计算机里或外设里的一个计算机文件，也可以是计算机光盘机的一张光盘。而系统的被触感再现执行机构120相当于一个计算机的外设，根据计算机发出的程控指令实现被触感行为再现。
被触感再现信息存储读取模块110用于存储、读取被触感再现信息文件的设备。存取模块110可以是系统原配置的，也可以是光盘、硬盘等具有文件储存和读取功能的设备。也可利用iPod、MP3、CD机(具有数据输出功能的光盘机)、手机等具有文件储存和读取功能的设备作为被触感再现信息存储读取模块。
被触感再现程控模块116是一个程序执行机构，负责从存取模块110实时读取、解析被触感信息记录，并实时地向被触感再现执行机构120发出机械指位移(或相应矩阵单元号)、物理作用输出强度的指令序列。程控指令通过USB、1394、Wireless(无线)等数据端口向执行机构120传送。
被触感再现执行机构120根据程控模块116的指令序列，在指定的位置产生压力、温度、或电磁场等的物理效应输出。
外接显示屏114是根据存取模块110和程控模块116类型为可选模块，当使用PC作为存取模块和程控模块时，外接显示屏114可以省缺。
控制台112用于系统复位、位置微调、时间设置、循环和调整被触感的输出强度等。当使用计算机时，控制台112是一个可执行程序。
接口电路118可以是USB，1394，Wireless等数据端口用于输入被触感再现信息记录，传送程控指令。
二、被触感信息采集原理
图2示出了根据本发明的一个实施例的被触感信息采集器的构成及工作原理。
图2中示出了在二维空间上采集被触感信息的原理；在矩阵式被触感信息采集器的各矩阵单元里内置压力、温度、电磁场等的物理效应传感器组或其中之一的传感器，用于采集动作行为所产生的物理效应。
当手指206或人体的其他部位，或者可以产生力、温度、电磁等物理效应的行为物体在矩阵区域202内有移动、施力等物理行为时，将会在采集器矩阵的相应的采集器矩阵单元204上产生压力、温度、电磁场等的物理效应，矩阵内单元相应的传感器将像人体的神经系统一样产生反映输出，矩阵的各单元通过排列的位置关系描述行为物体，或人体的物理作用在二维空间、或三维空间上的引起的被触感反映，传感器的反映输出的振幅描述了被触感反映的强度。通过时间、空间和物理效应的强度等参数来描述人体的被触感行为，所采集的这些有序的参数或这些参数的集合就是我们所说的被触感信息。
系统将时序输出的被触感信息通过模数转换和所需的数据处理，实时地记入到光盘、硬盘、U盘或磁带等储存介质上，生成描述被触感过程的被触感信息数据。
为使被触感信息数据可以通过网络传输，或通过储存介质的复制，进行信息发布、信息下载、信息共享、以及为不同类型的行为再现设备的文件读取，将被触感信息数据进行噪声处理、数据筛选、平滑、数据记录格式转换、数据压缩等数据处理，并写入文件说明等应用层面的处理，生成可发布、可执行的被触感再现信息文件。
被触感再现信息文件包括文件说明和被触感再现信息记录，文件说明定义了可使用的设备型号、操作系统等，还应包括，
1、版权声明信息
2、数据格式的版本信息
3、控制程序的版本需求
4、被触感数据的存储格式声明
5、被触感数据的限制性信息，如物理参数的极值、维度、坐标的数值区间、采样参数、作用点的参数、数据的物理单位等
6、被触感再现信息的使用指导
等说明。
被触感再现信息文件的数据区存放被触感再现信息记录。每一个被触感再现信息记录块，对应于某个时刻被触感作用点的空间坐标和物理作用参数。每个动作再现机械指对应一个一维数组，N个机械指对应N维矩阵数据集合。例如一个二维空间，仅有压力输出的被触感再现信息的记录为A(t，x，y，p)。
被触感再现信息文件，通过编码、变换、或加密后存储。被触感再现信息文件的存储格式可以是专有的数据格式，也可以是在现有的其他通用存储/编码文件格式中以编码，调制等方式记录。
图3中示出了时间、位置和被触感信息输出的关系，其中纵坐标的输出可以是压力、温度、电磁场强度等的被触感信息输出值，实际中取决于采集器传感器的配置。图中的a11-a13，a21-a23，以及a31-a33分别表示相应的矩阵单元a11-a13，矩阵单元a21-a23，以及矩阵单元a31-a33A的被触感信息。
图4示出了根据本发明一个实施例的被触感信息的数据处理原理；
在采集过程中，手指或行为物体在矩阵402某个单元上施以物理作用，比如施以压力时，在施力点矩阵单元的周围的单元404也会产生相应的反映输出，图4示意了一个手指或某个行为物体施以压力产生的输出模型，在实际应用中，只要捕捉到机械施力点406，就可以通过调整再现执行机构的输出强度实现被触感行为再现。当采用机械式被触感再现执行模式时，每一个动作再现机械指在同一时刻只能有一个作用点。这一结论使压缩输出数据量成为可能，在数据处理过程，找出压力中心点，即输出最大值(确定Axy单元的输出)，忽略其他单元的输出值可以大大压缩文件尺寸和减小输出噪声。如图3所示，忽略a1x和a2x，确定a3x为可信的输出单元。
三、被触感行为再现
本发明中所定义的被触感再现系统如图1所示，可以是被触感再现信息存储读取模块、被触感信息程控模块和被触感行为再现执行模块的一体式设备，也可以是三个模块分离式系统，或者是其他方式组合的系统。当系统使用计算机时，被触感再现程控模块和被触感再现信息存储读取模块则是计算机的一个可执行的程序，而被触感再现执行机构则是分离式的模块，相当于一个计算机的外设，根据计算机发出的程控指令实现被触感行为的再现。
被触感再现执行机构具有接受程控的，可在在二维、或三维空间位移、或在所指定的位置产生压力、温度和电磁场等物理效应输出的机电装置，或者是具有压力、温度、电磁等物理效应输出元件构成的空间矩阵排列的机电设备，根据程控指令，在指定位置的矩阵单元产生压力、或温度、或电磁等的物理效应输出，实现被触感的行为再现和被触感复制。
1.矩阵式被触感再现执行机构
图5示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感再现的原理；
矩阵式系统方式，如图所示，采用无机械位移的空间矩阵排列被触感输出模式，通过点对点的相关位置关系确定矩阵的输出单元，通过被触感信息的触感模式和强度确定相对应单元的机械、温度、电磁场等的输出。为了实现被触感的物理输出，每个矩阵单元里内置能将电能转化成机械力的，类似压电器件等的输出机构，也可内置能将电能转化成热能的电热器件和通过电能产生电磁场的场效应器件。其中，502为固定输出装置的靠垫，504为矩阵式被触感再现的行为再现输出装置。
图6示出了根据本发明一个实施例的分离式被触感再现系统的构成示意图；
该图示意了分离式矩阵被触感再现系统的构成。被触感再现程控模块和被触感再现信息存储读取模块是装载在计算机里的一个可执行的程序，执行程序从存储在计算机602里、或外设里的被触感再现信息文件读取、解析被触感再现信息记录，通过计算机端口向矩阵式被触感再现执行机构604(图8所示)发送程控指令，通过被触感再现执行机构604实现被触感行为再现。各矩阵单元里内置可以产生物理效应(压力、温度、电磁场)等的电磁器件或电气压器件(如图7所示)。计算机通过输出端口(USB、RS232C、或WirelessAP等)与被触感再现执行机构604进行通信。
图7示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感行为再现输出装置的构成；该矩阵式行为再现输出装置702由衬底704、电热部件706以及压电机构708构成，其中压电机构708为通过电磁能产生力的电磁力传导器件，例如压电陶瓷，其通过电能转换成力的输出，该电热部件能通过电能产生热能。
图8示出了根据本发明一个实施例的矩阵式被触感再现执行机构的构成示意图；
图中的接口电路810为上述的数据端口(USB、RS232C、或Wireless AP等)与系统的程控模块进行通信。该矩阵式被触感再现执行机构包括接口电路810、指令模块808、驱动模块806、物理效应输出执行机构804以及矩阵式被触感再现输出装置802。
2.机械式被触感再现执行机构
除了上述的矩阵式被触感再现执行机构，本发明还实现了机械位移方式的动作再现系统。
图9示出了根据本发明一个实施例的机械式虚拟空间矩阵的被触感再现的原理；
机械位移方式，如图9中所示，采用虚拟空间矩阵的概念定义空间坐标和位置，系统通过被触感信息中的位置、位移信息，程控动作再现机械指的移动和定位，同时通过被触感信息的触感模式和强度程控机械、温度、电磁场等的输出。其中902为机械拳指，904为虚拟空间。
为了实现开放式程控为主的被触感再现系统，其被触感再现的机械执行装置应是简练、易控的构造。本发明的机械式被触感再现执行机构采用了直线式简练的机械结构，确保了易受程控的特点。详见以下所述。
图10示出了根据本发明一个实施例的滑轨式基本执行模块；图11示出了根据本发明一个实施例的螺杆传动式基本执行模块；
本发明一个实施例的被触感再现执行机构(见图15)是由被触感行为再现输出装置1502、驱动模块1508、指令模块1510和接口电路1512所组成。
本发明一个实施例的被触感再现执行机构的行为再现输出装置是由基本执行模块(如图10a、图10b以及图11所示)、或由多个基本执行模块组合成的复合执行模块(如图13、图14所示)所构成。基本执行模块是由可移动的机械臂1004、机械拳指1006、传动装置(未示出)所构成。如图10a、10b所示，机械臂1004安装在输出装置的支撑框架1002上，其中机械臂1004可在滑轨1010、1012上移动，并且机械臂1004和机械拳指1006是可受程控，通过传动装置的驱动实现机械拳指1006的位移，并通过机械拳指输出物理作用。
图11示意了螺杆传动式基本执行模块，其中，机械臂1104安装在输出装置的支撑框架1102上，伺服电机1112、1114驱动传动螺杆1108、1110，以将机械拳指1106移动到指定的位置。尽管图10中的滑轨式基本执行模块和图11中的螺杆传动式基本执行模块有着不同的结构方式，但是基本执行模块，至少有一个机械臂、两个以上方向的传动装置；机械拳指沿着机械臂的方向位移，且与机械臂的可移动方向相交，或垂直；机械拳指在与机械臂构成的移动平面(或曲面)的相交，或垂直的方向上，输出压力、温度、电磁场等的物理作用。在实际应用中的一个被触感再现信息执行机构的被触感行为再现输出装置是若干个基本执行模块的组合所构成。
图12示出了根据本发明一个实施例的机械拳指；
一个机械式行为再现输出装置至少包括一个基本执行模块，或者由若干个基本执行模块组合成的装置。
在图12中示意了这种机械拳指的结构。其中，该结构包括：机械拳指的机座1202、机械臂1204、机械拳1206、机械指1208、热风口1210、伺服机械指传动杆1212、机械拳传动杆1214、固定螺母1216。该机构的作用原理如下：
根据被触感再现信息记录定义的物理参数，通过机械力F1驱动机械指1208产生指压，或通过机械力F2产生拳压、或掌压。机械力F1、F2可以通过空气压力泵、电磁方式、或者机电传动装置产生，F1、F2的强弱、起止时间是由被触感信息的物理参数所定义。图11的机械拳指1106也示意了通过热风口产生温度的原理，同样，温度的高低，起始时间是由被触感再现信息记录的物理参数所规定。根据实际应用的需要，机械拳指是可以仅具有机械拳、或机械指其中之一的功能部件，用于产生物理压力作用。
图13示出了根据本发明的一个实施例的双指的输出装置；其中，示出了包括输出装置的支撑框架1302、机械拳指1308、1310、机械臂1304、1306。这种装置可以用于背部的被触感行为再现。
图14示出了根据本发明的一个实施例的三指的输出装置；
其中，机械拳指1410、1412、1414和机械臂1404、1406、1408的具体结构和上述的一样，只是输出装置的两个支撑框架1402形成脊形，这种装置可以用于颈椎等的被触感行为再现。
图15示意了根据本发明的一个实施例的被触感再现系统应用示例；
为了说明被触感再现执行机构的整体构成原理，图15示意了仅有指压、且由单一基本执行模块构成的被触感再现执行机构。其中包括被触感再现行为输出装置1502、机械臂1504、机械指1506、驱动模块1508、指令模块1510、接口电路1512、伺服电机1514、伺服电机1516、传动螺杆1518、传动螺杆1520、空气压力泵1522、气压节门电磁阀1524。图中的接口电路1512为上述的数据端口(USB、RS232C、或Wireless AP等)与被触感再现系统的程控模块进行通信，被触感再现执行机构的驱动模块根据系统程控模块传来的指令序列生成传动装置和机械拳指物理作用输出设备的驱动指令，分别对传动装置和机械拳指输出装置进行执行控制，以驱动机械拳指的动作。
如图15所示，传动装置由伺服电机1514和传动螺杆1518、1520所构成，驱动模块1508根据系统程控模块传来的指令序列生成伺服电机1514的位移驱动指令，控制机械指1506移动到指定位置。本例中的机械指压力的输出采用了压力泵，驱动模块根据系统程控模块传来的指令序列生成电磁阀的驱动指令，控制机械指压力的强度。系统通过一个有序、连续的移动和压力输出的变化即可实现被触感行为的再现过程。
四、被触感再现信息文件以及数据处理
被触感再现信息文件，是被触感再现信息数据的集合。被触感再现信息记录的数据格式可以有三种方式记录：
1.记录被触感实际状态的数据。即记录各个连续时刻，被触感作用区域内的各坐标点的物理参数。
2.记录被触感作用点的各个时刻的空间坐标和对应的物理参数。
3.记录以时序排列，且系统定义的行为再现指令序列，此指令可以是针对特定设备的专有指令，也可以是与设备无关的通用指令。
由采集得到的被触感数据经过处理后，是按时间序列排列的矩阵，每个矩阵代表某一时间点上，采样空间的离散坐标点上的物理量。将这些矩阵数据，按顺序直接记录，就形成最原始的第1类被触感信息。
A t = a 11 . . . a 1 x . . . a 1 y . . . a xy ]]>
At表示时刻t时，采样获得的采样平面XY上的物理数据(如力、温度等)矩阵，其中a_xy表示坐标(x，y)处的数值(对于多参数的采样，a_xy可以视为矢量数据)。
第一类数据文件F1是矩阵A_t的时间序列。
F1＝A₀，A₁，…，A_t＝(a₁₁，…，a_1x，…，a_1y…a_xy)₀，(a₁₁，…，a_1x，…，a_1y…a_xy)₁，…，(a₁₁，…，a_1x，…，a_1y…a_xy)t
第一类文件F1中的数据可以以原始状态记录，也可以以压缩方式记录。压缩算法通过计算和At和At+1之间的相关性以减小数据冗余。
当采样空间的作用点有限时，经过数据处理后，获得的采样数据矩阵为稀疏矩阵。对于稀疏矩阵可以以第2类文件格式的方式记录。
稀疏矩阵中的非零元素以三元组的形式记录，即
A_nt＝(x，y，a)_t
表示t时刻采样第n个作用点在空间坐标(x，y)处的物理量(对于多参数的采样，a可以视为矢量数据)。
第二类文件F2是三元组Ant的时间序列。
F2＝A₁₀，…，A_n0，A₁₂，…，A_n2，…，A_1t，…，A_nt
第二类数据文件F2中的数据可以以原始状态记录，也可以以压缩方式记录，相邻时间段的三元组也可以以差分的形式记录，如
Ant＝Ant-Ant+1；则：
F 2 = A 10 , · · · , A n 0 , Δ A 12 , · · · , Δ A n 2 , · · · , Δ A 1 t , · · · , Δ A nt ]]>
对于采样空间的作用点有限的情况，也可以将作用点的状态变化转换为对机械式再现装置的与设备无关的操作指令，文件中直接记录操作指令。如对作用点n的移动指令的语法可以是：
MOV n，x，y，a；
MOV是移动指令，n是作用点编号，x，y是目标坐标，a表示作用量。
第三类文件的可能的数据形式如：
MOV　1，10，20，100
MOV2，30，30，98　　　←准备好操作数据
RUN                  ←执行以上操作
WAIT5          ←持续5ms
被触感再现信息文件可以使用单独定义的文件格式记录，也可以利用已有的通用文件格式记录。
对于利用已有文件格式记录被触感再现信息文件的一个可能得方式是使用MP3文件记录第二、三类数据。
用MP3文件存储被触感再现信息文件的一种可能的生成处理流程如图16所示，包括以下步骤：
1.将被触感数据编码；
2.使用载波对数据流进行调制；
3.对操作诱导语音进行低通滤波；
4.滤波后与调制的被触感数据进行混频；
5.之后进行取样/量化；
6.然后进行MP3编码；
7.最后生成MP3文件。
当使用MP3文件格式存储被触感再现信息文件时，提取信息是生成过程的逆过程。使用类似的处理流程，还可以将被触感再现信息文件记录在其它类型的音频文件中。
将第一类被触感信息存储方式存储的数据，看作是连续的位图数据，那么另一种使用现有文件格式存储被触感数据的可能方式是使用MPEG文件编码压缩第一类被触感再现信息文件。
图17示出了根据本发明实施例的被触感再现信息的处理方法的流程图；
该方法包括以下步骤：步骤S102，采集被触感信息；步骤S104，将所述被触感信息转换为数字信息，生成被触感信息数据；步骤S106，将所述被触感信息数据生成被触感再现信息记录；以及步骤S108，将所述被触感再现信息记录处理成可被执行的被触感再现信息文件。
其中，被触感再现信息记录具有如下之一的数据记录格式，
(1)时序数据记录格式，以时序排列的，在被触感作用区域内的各坐标点的物理作用参数；
(2)座标数据记录格式，以作用点顺序排列的各个时刻的空间坐标和对应的物理作用参数；或者
(3)指令记录格式，以时序排列系统定义的行为再现指令序列。
其中，被触感再现信息记录是通过如下之一的数据处理方式所生成的：
(1)由被触感信息数据直接生成的时序记录；或者
(2)通过以下中一个或多个处理转换为可执行的被触感信息文件：噪声处理、数据筛选、平滑、数据记录格式转换、数据压缩生成的记录。
被触感信息文件的存储格式可以是通用的编码格式，也可以是专有的数据格式。
此外，数据压缩处理包括在每一个物理作用区域仅取作用在该区域的物理作用的最大值。
此外，被触感信息包括时间、位置、和物理作用强度。
综上所述，通过本发明的技术方案，实现了如下技术效果：本发明的被触感信息再现系统不仅可以实现精确的动作再现，而且可以通过网络实现远程动作控制、远程按摩、网络游戏、也可以应用于其他特定的人的行为再现的系统；而且简化了现有保健按摩设备中的复杂的机械结构，提高了灵活性；并且是可升级的，能够通过更新存储读取模块中的信息而实现多种动作，这极大地扩展了现有的保健按摩设备的功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。