基于電致振動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的主動(dòng)探索?；陔娭抡駝?dòng)效應(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(shí)現(xiàn)相對(duì)精細(xì)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(jì)實(shí)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)仿真等方面開展了基于電致振動(dòng)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(dòng)效應(yīng)的基本原理，研究了電壓幅值和絕緣層厚度對(duì)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(dòng)效應(yīng)理論分析的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于電致振動(dòng)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(jì)實(shí)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(jì)工作。
　　為了驗(yàn)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(rèn)知實(shí)驗(yàn)。其中，閾

3、值感知實(shí)驗(yàn)包括電壓幅值感知閾值實(shí)驗(yàn)、電壓幅值區(qū)分閾值實(shí)驗(yàn)、激勵(lì)電壓頻率感知范圍實(shí)驗(yàn)、激勵(lì)電壓頻率區(qū)分閾值實(shí)驗(yàn)、二維空間感知閾值實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)電壓幅值的增大而減小；人手指可感知的平均頻率范圍在8.1~891.6Hz之間；激勵(lì)電壓頻率區(qū)分閾值基本不隨基準(zhǔn)電壓頻率的變化而變化；這些實(shí)驗(yàn)表明本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠成功實(shí)現(xiàn)觸覺再現(xiàn)，并能成功用于基于觸覺再現(xiàn)的簡單圖