基于電致振動效應(yīng)的觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、觸覺再現(xiàn)主要研究虛擬環(huán)境中物體紋理、光滑度等信息的再現(xiàn)，讓操作者可以觸摸、感知和操作虛擬物體，實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的主動探索?；陔娭抡駝有?yīng)的觸覺再現(xiàn)通過靜電吸引力增大交互面板上的摩擦力，可以實現(xiàn)相對精細的觸覺再現(xiàn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。本文從理論研究、系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)、實驗仿真等方面開展了基于電致振動效應(yīng)的觸覺再現(xiàn)方法的研究。
　　首先本文闡述了電致振動效應(yīng)的基本原理，研究了電壓幅值和絕緣層厚度對人手指與觸覺面板間靜電力幅值的影響，并

2、分析了該靜電力和電壓頻率的關(guān)系。
　　在電致振動效應(yīng)理論分析的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計實現(xiàn)了基于電致振動效應(yīng)的觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由 ARM11處理器構(gòu)成的中央控制模塊、開關(guān)陣列模塊、觸覺面板模塊、液晶顯示模塊和電源模塊等部分組成。論文給出了包括觸覺面板制作在內(nèi)的系統(tǒng)硬件設(shè)計實現(xiàn)和Linux環(huán)境下基于Qt圖形框架下的系統(tǒng)軟件設(shè)計工作。
　　為了驗證本文所研制的觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)的有效性，本文開展了一系列閾值感知和簡單圖形認知實驗。其中，閾

3、值感知實驗包括電壓幅值感知閾值實驗、電壓幅值區(qū)分閾值實驗、激勵電壓頻率感知范圍實驗、激勵電壓頻率區(qū)分閾值實驗、二維空間感知閾值實驗等。實驗結(jié)果表明，人手指的電壓幅值平均感知閾值在75.9V左右；人手指的電壓幅值區(qū)分閾值隨著基準電壓幅值的增大而減??；人手指可感知的平均頻率范圍在8.1~891.6Hz之間；激勵電壓頻率區(qū)分閾值基本不隨基準電壓頻率的變化而變化；這些實驗表明本文所設(shè)計的系統(tǒng)能夠成功實現(xiàn)觸覺再現(xiàn)，并能成功用于基于觸覺再現(xiàn)的簡單圖