手指皮膚摩擦感知功能研究.pdf

1、人體皮膚內(nèi)部分布著多種機(jī)械刺激感受體和感覺(jué)神經(jīng)末梢，是人類觸覺(jué)感知的重要工具。人體的觸覺(jué)感知過(guò)程非常復(fù)雜，而摩擦運(yùn)動(dòng)在此過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。手指觸摸物體時(shí)指尖與物體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使指尖皮膚受到壓縮、拉伸、牽扯等機(jī)械變形，誘發(fā)位于皮膚內(nèi)部的機(jī)械刺激感受器產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作電位，把包含物體表面物理特性的脈沖信號(hào)通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到大腦皮層從而產(chǎn)生感覺(jué)，從而感知外界物體的幾何形狀、表面紋理等特性，因此手指的滑動(dòng)摩擦對(duì)人體感知外界環(huán)境具有重要意

2、義。
　　本文以人體觸覺(jué)感知最為靈敏的指尖部位為研究對(duì)象，采用UMT-Ⅱ多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)兩組實(shí)驗(yàn)分別研究了六名受試者的右手食指皮膚對(duì)具有規(guī)則紋理間距的木棒以及具有不同粗糙度的砂紙兩類樣品的摩擦觸覺(jué)感知狀況，將人體主觀感受與所采集的摩擦信號(hào)以及人體腦電波信號(hào)相結(jié)合，揭示了人體觸覺(jué)感知的一些基本機(jī)理和規(guī)律，得到主要結(jié)論如下:
　　1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觸摸力、樣品的紋理間距、接觸介質(zhì)及木棒直徑等均會(huì)對(duì)受試者判斷木棒數(shù)目造成影響

3、。隨著對(duì)手指施加的法向力及樣品紋理間距的逐漸增大，受試者判斷的準(zhǔn)確性逐步提高，手指摩擦感知能力增強(qiáng);指尖與樣品之間涂抹了具有潤(rùn)滑作用的介質(zhì)洗潔精之后會(huì)減小手指皮膚與樣品間的摩擦力，從而降低了受試者感知判斷的準(zhǔn)確性;對(duì)于具有不同木棒直徑的兩組實(shí)驗(yàn)樣品而言，直徑較大的一組引起的指尖皮膚變形量較大，摩擦感知靈敏性更高。
　　2.不同粗糙度的砂紙對(duì)受試者腦電波波動(dòng)程度以及對(duì)粗糙度感知的主觀評(píng)定結(jié)果產(chǎn)生不同影響。隨著觸摸樣品粗糙度的增大，指

4、尖皮膚與樣品間的摩擦力和摩擦系數(shù)增大，且隨著觸摸樣品粗糙度的增加，受試者腦電波波幅增大，腦電波高幅值波峰數(shù)目亦明顯增多;人體對(duì)粗糙度的感知能力與指尖皮膚所受的摩擦狀況以及對(duì)應(yīng)的腦電波反應(yīng)之間都具有相關(guān)性，指尖皮膚的摩擦系數(shù)、左右腦的腦電波波幅值和高幅值波峰數(shù)可以作為實(shí)驗(yàn)中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用以表征皮膚摩擦感知實(shí)驗(yàn)中對(duì)不同粗糙度的感知狀況。
　　3.采用軟件MATLAB和SIMCA-P分別以嶺回歸和偏最小二乘回歸兩種回歸分析方法建立了指尖