HDAPI Overview

放一个链接：OpenHaptics_Developer_Edition_v3.5.0
安装好驱动后可以装这个，里面有HDAPI
链接: https://pan.baidu.com/s/1DfkWcHsVE57nB6sn7QnD5Q 提取码: cznh

最后说明下，楼主并不是机械等专门做力渲染出身的人，只是使用过力反馈设备完成简单的开发而已

本文目的: 分析 HDAPI demo，如何产生一个触碰平面的力

Haptic Device（触觉设备）API 包含两个主要的部分：设备以及调度程序。设备抽象化就可以让任何支持3维触觉的机器在 HDAPI 下使用。调度程序回调允许程序员输入在伺服循环线程内执行的命令。
HDAPI 典型用途：

初始化设备
初始化调度程序
启动调度程序
使用调度程序执行一些触觉命令
完成时退出

开始

HDAPI 需要一个安装驱动的 3D 触觉设备，以及安装的 HDAPI
项目应该包含 HDAPI 的头文件以及 HDAPI 库文件以及实用工具(utility)的库文件

由于3维触觉设备不易表示出来，下面采用语言描述
ConsoleExamples 中的 FrictionlessPlane：
创建一个高度为0的平面，触觉设备从上或者从下碰到平面时产生推力，当触觉设备的力大于阈值时会发生穿透。

力的判定

如图（左侧），当触觉设备位置在平面法向量（绿色部分）上方，此时投影为正，表示没有发生穿透现象
接着设备朝着平面运动（图右侧），当投影为负时表示发生穿透。
现在用穿透的位移（点到平面的距离）当作弹簧形变，根据胡可定律产生力，力的方向和当前平面的法向量一致（所以产生排斥力）。
当力大于阈值时设置力为0，同时改变朝向(directionFlag)如下图

这样当设备朝着上方移动时（重复上述过程）仍然可以感受到平面，符合实际情况。

demo源码解析

int main(int argc, char* argv[])
{HDErrorInfo error;// 初始化默认的 haptic device.HHD hHD = hdInitDevice(HD_DEFAULT_DEVICE);if (HD_DEVICE_ERROR(error = hdGetError())){hduPrintError(stderr, &error, "Failed to initialize haptic device");fprintf(stderr, "\nPress any key to quit.\n");getch();return -1;}// 创建一个随动调度程序并施夹力hdEnable(HD_FORCE_OUTPUT);hdStartScheduler();if (HD_DEVICE_ERROR(error = hdGetError())){hduPrintError(stderr, &error, "Failed to start the scheduler");fprintf(stderr, "\nPress any key to quit.\n");getch();return -1;}// 安排一个无摩擦平面的回调, 会运行在servoloop 中，当刺破平面时施加力HDCallbackCode hPlaneCallback = hdScheduleAsynchronous(FrictionlessPlaneCallback, 0, HD_DEFAULT_SCHEDULER_PRIORITY);printf("Plane example.\n");printf("Move the device up and down to feel a plane along Y=0.\n");printf("Push hard against the plane to popthrough to the other side.\n");printf("Press any key to quit.\n\n");while (!_kbhit()){       if (!hdWaitForCompletion(hPlaneCallback, HD_WAIT_CHECK_STATUS)){fprintf(stderr, "\nThe main scheduler callback has exited\n");fprintf(stderr, "\nPress any key to quit.\n");getch();break;}}// 清理并关闭 haptic device, 清除所有的回调函数.hdStopScheduler();hdUnschedule(hPlaneCallback);hdDisableDevice(hHD);return 0;
}// 平面在y=0处，当穿破物体时提供一个排斥力
HDCallbackCode HDCALLBACK FrictionlessPlaneCallback(void *data)
{// 硬度，值越大平面越硬const double planeStiffness = 2.85;// 穿透平面时最大的力const double popthroughForceThreshold = 30.0;// 朝向：穿破平面时改变，1和-1表示面对平面的正面和背面// 这个例子中，1表示位于平面上方，-1表示位于平面下方static int directionFlag = 1;hdBeginFrame(hdGetCurrentDevice());// device 的位置.hduVector3Dd position;hdGetDoublev(HD_CURRENT_POSITION, position);// 如果用户穿透平面, 设置一个沿着平面法向量上排斥的力 // 当平面法向量+y但位置为负时，发生穿透if ((position[1] <= 0 && directionFlag > 0) || (position[1] > 0) && (directionFlag < 0)){double penetrationDistance = fabs(position[1]);hduVector3Dd forceDirection(0,directionFlag,0);// 胡克定律double k = planeStiffness;hduVector3Dd x = penetrationDistance*forceDirection;hduVector3Dd f = k*x;// 发生穿刺时力归0，更改朝向if (f.magnitude() > popthroughForceThreshold){f.set(0.0,0.0,0.0);directionFlag = -directionFlag;}hdSetDoublev(HD_CURRENT_FORCE, f);}hdEndFrame(hdGetCurrentDevice());// 发生错误时结束回调函数HDErrorInfo error;if (HD_DEVICE_ERROR(error = hdGetError())){hduPrintError(stderr, &error, "Error detected during main scheduler callback\n");if (hduIsSchedulerError(&error)){return HD_CALLBACK_DONE;  }}return HD_CALLBACK_CONTINUE;
}

效果

可以看到整个过程中间有明显的阻力，当继续施加力之后会直接穿透平面

bug

速度太快时无法感受到力，此时会直接刺破平面，感觉是碰撞检测出了问题

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力的判定

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效果

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