【摘要】： 多通道、多媒體、智能化是人機交互技術的發(fā)展趨勢,利用人的多種感覺通道和動作通道(視覺,聽覺,觸覺,嗅覺等),以并行和非精確方式與計算機系統進行交互,極大地提高了人機交互的自然性和高效性。觸覺作為人類認識和感知外部世界的重要信息通道,被廣泛應用于人機交互技術的研究中。針對虛擬現實以及遙操作系統,觸覺的模擬與再現是增強系統真實感,營造沉浸效果的重要因素。因此,設計一個能夠準確、實時地再現觸覺特性的人機接口裝置顯得尤為重要。基于擠壓氣膜效應,本文設計并開發(fā)一種具有實時性、快速性的觸覺再現人機接口裝置。 首先,通過對觸覺產生機理及擠壓氣膜效應進行分析,確定了基于擠壓氣膜效應的觸覺再現方式。根據擠壓氣膜產生機理及壓電學相關理論選擇可產生彎曲振動的雙晶片作為振動主體。并設計了壓電陶瓷支架、振動裝置殼體等相關機械結構及手指位置檢測系統等相關電路。 其次,對觸覺再現的核心部分壓電振子的結構根據承載力、共振頻率、振動的理論振幅、壓電陶瓷安全工作功率等約束條件,進行優(yōu)化,確定能滿足觸覺再現的最優(yōu)化結構。 再次,為了獲得壓電振子驅動信號與摩擦系數間的對應關系,進行了摩擦力標定試驗,根據試驗結果得出了15種質感觸覺和4種紋理觸覺的控制信號。并開發(fā)了便于操作者使用的人機交互界面。 最后,根據上述設計做出樣機,進行實驗分析,通過對20名受試者進行調查,證實了本裝置的有效性。并設計復雜質感觸覺再現和紋理再現實驗,驗證變摩擦觸覺再現裝置對復雜質感觸覺和紋理觸覺的再現能力。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH117.1

【參考文獻】

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本文編號：2654946