一种远程触觉交互的触觉补偿方法及装置

本技术涉及人机交互领域，具体而言，涉及一种远程触觉交互的触觉补偿方法及装置。

背景技术：

1、目前，在远程触觉交互系统中，用户通过本地触觉交互设备与远端环境或远端用户进行触觉介导的协同操作。现有技术通常依赖于网络传输获取远端交互对象的状态信息，并在本地虚拟环境中构建对应的虚拟映射以计算触觉渲染力。然而，由于网络通信不可避免地存在时延、抖动或数据包丢失，导致本地接收到的远端状态相对于远端真实状态存在滞后。当直接基于该滞后的延迟状态进行虚拟映射和力反馈计算时，会导致接触位移偏差、相对速度不一致以及合力计算失真，进而引起触觉反馈不同步、力突变或协同操作稳定性下降等问题。现有的补偿方法多采用固定的预测时域或仅针对单端运动意图进行识别，未能根据实际触觉交互过程中的失真程度动态调整补偿策略，也难以兼顾预测轨迹的运动学连续性与触觉反馈的物理自然度，因此在复杂网络条件和多变交互任务下，仍难以有效解决触觉渲染失真与系统稳定性之间的矛盾。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的远程触觉交互中因网络时延导致触觉渲染失真及反馈不稳定的问题，本技术通过一种远程触觉交互的触觉补偿方法及装置，实现基于触觉失真度驱动的自适应预测补偿与触觉感知平滑重构，从而提高触觉反馈的同步性、准确性与自然度。

2、第一方面，提供了一种远程触觉交互的触觉补偿方法，该方法可以包括：

3、取本地交互状态、远端延迟状态和共享交互状态；

4、基于所述本地交互状态、所述远端延迟状态和所述共享交互状态，确定远端虚拟映射的触觉失真度；

5、根据所述触觉失真度，确定预测补偿策略；

6、基于所述预测补偿策略对所述远端延迟状态对应的远端交互对象进行运动预测，得到预测运动状态；

7、根据所述预测运动状态和所述预测补偿策略，更新所述远端虚拟映射，并基于更新后的所述远端虚拟映射生成触觉渲染力。

8、在一种可能的实现中，基于所述本地交互状态、所述远端延迟状态和所述共享交互状态，确定远端虚拟映射的触觉失真度，包括：

9、基于所述本地交互状态、所述远端延迟状态和所述共享交互状态，计算远端虚拟映射位置偏差、相对速度偏差、接触状态不一致程度、远端作用力估计偏差、多用户合力偏差以及触觉反馈力突变程度中的至少一种偏差；

10、基于至少一种偏差，确定所述触觉失真度。

11、在一种可能的实现中，所述预测补偿策略包括预测时域和补偿强度；

12、根据所述触觉失真度，确定预测补偿策略，包括：

13、获取网络时延值、接触状态、任务阶段和预测置信度；

14、基于所述网络时延值、所述触觉失真度、所述接触状态、所述任务阶段和所述预测置信度，确定所述预测时域和所述补偿强度；

15、其中，当所述触觉失真度升高或所述任务阶段处于触觉敏感阶段时，增加所述预测时域或提高所述补偿强度。

16、在一种可能的实现中，基于所述预测补偿策略对所述远端延迟状态对应的远端交互对象进行运动预测，得到预测运动状态，包括：

17、构建历史运动与接触动力学序列和任务目标与触觉约束序列；

18、将所述历史运动与接触动力学序列输入配置好的第一特征提取分支，得到动力学特征；

19、将所述任务目标与触觉约束序列输入配置好的第二特征提取分支，得到约束特征；

20、基于所述动力学特征和所述约束特征进行融合预测，得到所述预测运动状态。

21、在一种可能的实现中，基于所述动力学特征和所述约束特征进行融合预测，得到所述预测运动状态，包括：

22、基于所述触觉失真度、所述接触状态和所述预测置信度，确定门控权重；

23、基于所述门控权重，对所述动力学特征和所述约束特征进行加权融合，得到融合特征；

24、基于所述融合特征，生成所述预测运动状态。

25、在一种可能的实现中，根据所述预测运动状态和所述预测补偿策略，更新所述远端虚拟映射，包括：

26、基于预测运动状态，生成初始补偿轨迹；对初始补偿轨迹进行触觉感知平滑重构，得到目标补偿轨迹；其中，所述触觉感知平滑重构的约束条件包括运动学连续性约束和触觉反馈稳定性约束；

27、基于所述预测补偿策略中的补偿强度，将所述目标补偿轨迹与所述远端延迟状态进行融合，以更新所述远端虚拟映射。

28、在一种可能的实现中，所述方法还包括：

29、所述触觉反馈稳定性约束包括触觉力变化率约束、多用户合力突变约束和能量注入量约束。

30、第二方面，提供了一种远程触觉交互的触觉补偿装置，该装置可以包括：

31、获取单元，用于获取本地交互状态、远端延迟状态和共享交互状态；

32、确定单元，用于基于所述本地交互状态、所述远端延迟状态和所述共享交互状态，确定远端虚拟映射的触觉失真度；

33、以及，根据所述触觉失真度，确定预测补偿策略；

34、预测单元，用于基于所述预测补偿策略对所述远端延迟状态对应的远端交互对象进行运动预测，得到预测运动状态；

35、映射更新单元，用于根据所述预测运动状态和所述预测补偿策略，更新所述远端虚拟映射，并基于更新后的所述远端虚拟映射生成触觉渲染力。

36、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

37、存储器，用于存放计算机程序；

38、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

39、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

40、本技术通过引入触觉失真度作为核心驱动信号，打破了传统远程触觉交互系统中依赖固定时延或静态参数的补偿模式。触觉失真度可以基于位置、速度、接触状态、作用力及合力等一种或多种偏差确定，并能够用于量化网络时延对触觉感知的实际影响。基于该失真度自适应确定预测时域与补偿强度，使系统在触觉敏感阶段或高失真状态下自动增强补偿，在低失真或低置信度状态下保守补偿，从而在保障交互自然度的同时避免过度预测带来的不稳定风险，实现了补偿策略与交互需求的动态匹配。

41、本技术采通过触觉失真度、接触状态和预测置信度进行门控融合，使预测结果既尊重历史运动规律又符合未来任务约束。相较于单一模型或简单拼接输入的方式，该结构更贴合远程触觉交互中过去影响未来、目标约束行为的物理本质，显著提升了短时运动预测在复杂协同任务中的准确性与场景适应性。

42、本技术在更新远端虚拟映射前，对预测轨迹实施触觉感知平滑重构，其约束条件不仅包含常规的运动学连续性，更关键地纳入了触觉渲染力变化率、多用户合力突变、虚拟接触穿透量及能量注入量等物理稳定性指标。这一设计从根本上抑制了因预测状态跳变引发的力反馈突变、抖动或不自然冲击，确保补偿后的触觉反馈在物理层面连续、平滑且安全。结合输出前的安全约束判断与基于真实状态回传的在线校正机制，大幅提升了远程触觉交互系统的稳定性、安全性与用户体验自然度。