基于ARM與CPLD的信息振動觸覺顯示系統(tǒng)及實驗研究.pdf

1、THESYSTEMOFVIBROTACTILEDISPLAYANDPERCEPTIO|NEXPERIMENTRESEARCHBASEDONARMANDCPLDADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSchoolofInstrumentScience&EngineeringSoutheastUniversit

2、yJune2013摘要摘要觸覺是除視覺和聽覺之外最重要的一種知覺形式，是人體重要的但目前仍未被充分利用的信息傳輸通道。如何充分利用多種感知能力，使人能夠全面快速的獲取各種信息，已經(jīng)成為當前人機交互領(lǐng)域的熱點。本文以國家自然科學基金課題為背景，設(shè)計了基于微型振動電機的振動觸覺表達裝置，并在此裝置上進行了對三維圖形的振動觸覺編碼方式的實驗，定量地研究了常用振動刺激參數(shù)對三維圖形觸覺感知的影響，并初步提出一種符合人觸覺感知特性的振動觸覺編碼方

3、法。本文設(shè)計了一種體積小巧、方便攜帶、結(jié)構(gòu)簡單的振動觸覺表達裝置。該觸覺表達裝置由振動電機控制模塊和振動觸覺表達模塊兩部分組成。上位機將振動電機的控制編碼指令通過串口傳遞給電機控制模塊，電機控制模塊采用ARM輔助CPLD作為核心控制單元，對接收到的振動電機的控制命令進行解碼，并產(chǎn)生出400路PWM方波信號驅(qū)動由2020共400個振動電機陣列構(gòu)成的振動觸覺表達模塊。目前研究者只定性分析出一些影響觸覺感知的物理因素，如觸覺刺激持續(xù)時間、刺激

4、間隔時間、刺激強度和刺激部位等，還無法準確給出觸覺感知與這些因素之間的關(guān)系模型。為了更好地研究人的觸覺感知特性，本文基于振動觸覺表達裝置，通過心理物理學實驗，定量的研究了常用振動刺激參數(shù)，包括振動點同時振動、依次振動、振動強度、振動持續(xù)時間、振動間隔時間等參數(shù)對三維圖形感知的影響，并得出了對三維圖形感知影響顯著的振動編碼方式和參數(shù)，以及后續(xù)研究的參考結(jié)論。這些結(jié)論可以幫助振動觸覺感知在表達豐富的圖形圖像信息上提供重要的實驗依據(jù)。關(guān)鍵詞：