氣動噴嘴式觸覺再現(xiàn)裝置的仿真與試驗研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實是20世紀80年代隨著對計算機圖形仿真技術和智能機器人技術深入研究而發(fā)展起來的一個新的研究領域，它是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。近年來，隨著計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能接口技術、人工智能技術、多傳感器技術等的研究取得了很大的進展，虛擬現(xiàn)實在娛樂、仿真、虛擬訓練、遙操作機器人的臨場感技術等許多領域得到了越來越廣泛的應用。 虛擬現(xiàn)實系統(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/力覺再現(xiàn)等決定。隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，將觸覺和力覺感知引入到虛擬環(huán)境中顯得越來越重要，特別是對于有些場合要求操作者對虛擬環(huán)境進行靈巧度要求很高的精細操作，例如在虛擬人體上進行外科手術培訓，不能沒有觸覺和力覺反饋信息。根據(jù)對人類因素的試驗發(fā)現(xiàn)，簡單的雙指活動，如果將觸覺反饋和視覺顯示結合起來，其性能要比單獨使用視覺顯示要提高10％；進一步，當視覺顯示失敗的時候，附加使用觸覺反饋則會使性

3、能提高30％以上。 本課題的研究目的主要是利用氣動原理實現(xiàn)與虛擬環(huán)境進行觸覺交互的基礎性研究，以此推動其在虛擬裝配等領域的應用。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際應用價值。在文中首先分析了人手指皮膚的內部結構和與觸覺有關的機械刺激神經(jīng)末梢的特征，確定了利用氣動噴嘴刺激SA-I神經(jīng)末梢模擬人手觸摸物體的角、邊、面的感覺。利用Gambit建立了人手指和噴嘴的有限元模型，利用Fluent對噴嘴流場進行了仿真，根據(jù)仿