關于力反饋設備應用方向的探討
力反饋是在虛擬現(xiàn)實 (VR)等模擬環(huán)境中通過機動運動或阻力模擬真實世界的物理觸覺。大多數(shù)人都是通過視頻游戲控制器（如方向盤或踏板）和其他設備（如飛行模擬器操縱桿）來了解力反饋效果。但我們都知道該技術的用途遠不止于游戲。
觸覺反饋與力反饋類似，都是通過觸覺向用戶提供反饋。觸覺反饋可以是簡單的手機振動，也可以是如今新興的復雜VR系統(tǒng)的全沉浸式連體服。
觸覺反饋和力反饋之間的主要區(qū)別在于，觸覺反饋通常使用非常小的力或序列（例如振動），這些力或序列大多只能通過皮膚表面的神經(jīng)感受到。力反饋所提供的反饋力要大得多，因此您也可以通過肌肉感受到力反饋效果。
第一架電傳操縱飛機 CF-105力反饋的起源
力反饋技術起源于 20 世紀 50 年代為CF-105 開發(fā)的技術，CF-105是第一架配備電傳操縱系統(tǒng)的非實驗性飛機。該技術旨在模擬飛行員在飛機上正常感受到的控制壓力，值得一提的是飛機上的控制裝置與控制面板沒有機械連接。
CF-105飛機中的力反饋設備
這項技術最終在航空航天和國防工業(yè)中被稱為控制負載，后來被稱為力反饋，并逐漸應用至其他行業(yè)中。
力反饋技術用于將關鍵信息傳回給操作員，從而提高幾乎所有現(xiàn)代客機以及工業(yè)、采礦、機器人和外科手術等應用的安全性操作訓練效果，提高態(tài)勢感知能力并最終提高安全性。
在訓練環(huán)境中，力反饋可提高沉浸感，提供更強的真實感和訓練價值。或者，在娛樂世界中，提供更具吸引力的娛樂體驗。
力反饋如何起作用？
在傳統(tǒng)控制加載/力反饋系統(tǒng)的底層。絕大多數(shù)力反饋系統(tǒng)都采用主動力反饋。這指的是通過某種機械輸入（例如電動機）來限制用戶運動的設備。
大型力反饋設備構造
現(xiàn)代磁力反饋搖桿傳統(tǒng)的商業(yè)解決方案利用高壓伺服電機，通常與高分辨率稱重傳感器和低間隙齒輪組相結合，以創(chuàng)建全閉環(huán)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在機械和電子方面都很復雜，通常需要外部機架安裝控制器。
力反饋用于哪些地方？
力反饋設備用于許多不同的行業(yè)和應用。以下列出了一些關鍵行業(yè)：
飛機飛行訓練中通常會使用飛行控制力反饋系統(tǒng)模擬現(xiàn)代客機、運輸機和軍用飛機在飛行控制中所經(jīng)歷的控制負載，讓飛行員了解他們施加在控制面上的力有多大。這在電傳操縱飛機中最常用，因為控制裝置與控制面沒有機械連接。
帶有力反饋功能的飛機操作面板
產(chǎn)生和傳輸這種力反饋的物理系統(tǒng)在業(yè)界被稱為控制負載。本質(zhì)上，該系統(tǒng)從飛行員和飛機（或模擬器）獲取輸入，并將輸出反饋給飛行員和飛機。控制面板上感受到的環(huán)境力被反饋給飛行員，從而提高態(tài)勢感知能力。
這種形式的動覺交流在過去是由控制面和控制裝置之間的機械連接提供的。
力反饋在醫(yī)療訓練中的應用
力反饋系統(tǒng)在培訓中非常有價值，因為它們?yōu)槭苡栒咛峁┝烁叨葴蚀_的現(xiàn)實生活狀況。在培訓計劃中使用這項技術的一些主要行業(yè)包括：
醫(yī)療——可以與 VR 系統(tǒng)相結合模擬手術。通過力反饋模擬可以高度真實的再現(xiàn)切入組織和鉆入骨骼的感覺。力反饋越來越多地用于康復治療和腦損傷治療等應用之中。
航空航天——模擬器訓練在航空業(yè)中至關重要。模擬訓練系統(tǒng)使飛行員能夠在安全受控的環(huán)境中學習。
國防——國防工業(yè)有許多力反饋應用，包括飛機控制、武器系統(tǒng)訓練和船舶控制。
游戲和力反饋
游戲行業(yè)一直在努力提高游戲的沉浸感。提高沉浸感的方法之一是通過力反饋，如下所示：
游戲控制器——典型的控制臺控制器以振動的形式提供反饋以模擬真實場景中的各種互動情況。
方向盤——高級的力反饋方向盤可以模擬道路上的顛簸以及轉(zhuǎn)彎時遇到的力量。
操縱桿——力反饋操縱桿可用于訓練和游戲應用，例如模擬飛機在激烈機動過程中向飛行員傳遞的力。
機器人和工業(yè)力反饋應用
機器人力反饋是該技術的一個非常有用的應用。它主要用于由人類操作員控制的機械臂。它可以幫助操作員判斷他們通過夾持器對物體施加的力是太大還是太小。
例如，想象一下用強大的機械臂拿起一顆雞蛋。如果沒有力反饋，你幾乎肯定會每次都打碎雞蛋。這些機械臂通常被應用于醫(yī)療、工業(yè)和深海打撈等應用。
結論
隨著我們的日常生活與虛擬世界越來越緊密地交織在一起，我們越來越需要在互動方式中添加更加真實的感覺。如今我們已經(jīng)有了視覺和聽覺反饋與交互，因此下一步就是觸覺。盡管市場上有各種系統(tǒng)正在努力實現(xiàn)必要的高保真反饋，但舊的伺服電機控制技術已經(jīng)達到了極限。先進技術必將取而代之，并提供與虛擬空間更自然、更流暢的互動。
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