基于虛擬紋理觸覺再現(xiàn)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知系統(tǒng).pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，觸覺再現(xiàn)技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。在現(xiàn)有的觸覺再現(xiàn)方法中，基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法通過交互界面上側(cè)向作用力場的變化來表達(dá)觸覺信息，能夠表現(xiàn)較為精細(xì)的虛擬觸覺紋理，因而是極具潛力的觸覺再現(xiàn)方法。實(shí)驗(yàn)證明空氣壓膜效應(yīng)可以顯著地降低平板接觸表面上的摩擦力系數(shù)。本文以面向盲人和學(xué)齡兒童的圖文閱讀系統(tǒng)這一重要應(yīng)用為背景，基于空氣壓膜效應(yīng)這一原理，開展了基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法研究。
　　本文在分析國內(nèi)外現(xiàn)有

2、的各種觸覺再現(xiàn)方法以及紋理觸覺再現(xiàn)設(shè)備、總結(jié)各自優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開展了虛擬紋理觸覺再現(xiàn)方法的研究，并將其應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)一種學(xué)習(xí)和認(rèn)知系統(tǒng)。該學(xué)習(xí)和認(rèn)知系統(tǒng)由攝像頭模塊、觸覺再現(xiàn)模塊、壓電陶瓷驅(qū)動模塊、手指位置檢測模塊、系統(tǒng)總體控制模塊和供電模塊等部分組成。其中攝像頭模塊用于采集外界文字或圖形信息；觸覺再現(xiàn)模塊作為操作者和系統(tǒng)之間的交互工具，用于信息的表達(dá)；壓電陶瓷驅(qū)動模塊用于提供壓電陶瓷振動片所需的驅(qū)動信號；手指位置檢測模塊用于實(shí)時(shí)檢測操作

3、者手指位置，實(shí)現(xiàn)摩擦力系數(shù)場的控制；基于TIDM3730數(shù)字媒體處理器的系統(tǒng)總體控制模塊作為系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制各模塊協(xié)調(diào)工作；供電模塊為系統(tǒng)各個(gè)模塊提供所需要的電源，確保系統(tǒng)能夠正常工作。
　　最后，基于該學(xué)習(xí)和認(rèn)知系統(tǒng)，本文進(jìn)行了一系列關(guān)于人類手指觸覺感知特性的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法的有效性和實(shí)用性。這些實(shí)驗(yàn)由10位對象參加，包括人手指對摩擦力系數(shù)的感知閾值實(shí)驗(yàn)、不同紋理背景下人手指的感知閾值實(shí)驗(yàn)、簡單幾何圖