氣動(dòng)噴嘴式觸覺(jué)再現(xiàn)裝置的仿真與試驗(yàn)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)是20世紀(jì)80年代隨著對(duì)計(jì)算機(jī)圖形仿真技術(shù)和智能機(jī)器人技術(shù)深入研究而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，它是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)等的研究取得了很大的進(jìn)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在娛樂(lè)、仿真、虛擬訓(xùn)練、遙操作機(jī)器人的臨場(chǎng)感技術(shù)等許多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的工作效率主要由系統(tǒng)的沉浸程度與交互程度決定的，而沉浸程度和交互程度

2、則由系統(tǒng)中的頭盔顯示器、位置與方位跟蹤器、觸覺(jué)/力覺(jué)再現(xiàn)等決定。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，將觸覺(jué)和力覺(jué)感知引入到虛擬環(huán)境中顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)于有些場(chǎng)合要求操作者對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行靈巧度要求很高的精細(xì)操作，例如在虛擬人體上進(jìn)行外科手術(shù)培訓(xùn)，不能沒(méi)有觸覺(jué)和力覺(jué)反饋信息。根據(jù)對(duì)人類(lèi)因素的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的雙指活動(dòng)，如果將觸覺(jué)反饋和視覺(jué)顯示結(jié)合起來(lái)，其性能要比單獨(dú)使用視覺(jué)顯示要提高10％；進(jìn)一步，當(dāng)視覺(jué)顯示失敗的時(shí)候，附加使用觸覺(jué)反饋則會(huì)使性

3、能提高30％以上。 本課題的研究目的主要是利用氣動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境進(jìn)行觸覺(jué)交互的基礎(chǔ)性研究，以此推動(dòng)其在虛擬裝配等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，本課題的研究和探索具有重要的理論意義和很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在文中首先分析了人手指皮膚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與觸覺(jué)有關(guān)的機(jī)械刺激神經(jīng)末梢的特征，確定了利用氣動(dòng)噴嘴刺激SA-I神經(jīng)末梢模擬人手觸摸物體的角、邊、面的感覺(jué)。利用Gambit建立了人手指和噴嘴的有限元模型，利用Fluent對(duì)噴嘴流場(chǎng)進(jìn)行了仿真，根據(jù)仿