【摘要】：手指作為人體的主要觸覺(jué)器官之一,在人類生活中發(fā)揮著重要的作用。人類通過(guò)手指滑動(dòng)觸摸來(lái)感知外部環(huán)境。在觸摸過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生摩擦信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、皮膚變形等變量,來(lái)幫助人體識(shí)別物體的詳細(xì)信息。從摩擦學(xué)角度研究手指滑動(dòng)觸摸中這些變量的產(chǎn)生及其對(duì)觸覺(jué)感知的影響,有利于進(jìn)一步了解觸覺(jué)感知的機(jī)理,完善人類對(duì)自身觸覺(jué)系統(tǒng)的認(rèn)知。本文在7種不同溝槽表面下進(jìn)行了摩擦學(xué)感知試驗(yàn)。在觸摸感知過(guò)程中,許多試驗(yàn)參數(shù)(如溝槽表面的幾何尺寸、觸摸部位、觸摸方式、觸摸速度及法向力等等)會(huì)影響志愿者的感知結(jié)果。通過(guò)分析上述試驗(yàn)參數(shù)對(duì)手指觸覺(jué)感知的影響,解釋了不同溝槽表面下的觸覺(jué)感知差異。本研究的結(jié)果為感知表面紋理細(xì)節(jié)信息時(shí),手指觸覺(jué)感知的差異提供了一些可能的解釋。這些發(fā)現(xiàn)也為揭示手指觸覺(jué)感知機(jī)制提供了試驗(yàn)依據(jù)。主要結(jié)論如下:1.隨著溝槽寬度的增加,摩擦力值的波動(dòng)程度和手指皮膚的變形程度也隨之增加。因此,手指觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性也隨之得到提高。但摩擦力值的波動(dòng)程度和手指皮膚的變形程度并未隨著脊背寬度的增加而明顯增加,故觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性在變脊背寬度組中未得到明顯增強(qiáng)。并且,隨著溝槽寬度和脊背寬度的增加,摩擦力值的單個(gè)波動(dòng)周期時(shí)間也會(huì)隨之增加,這可能會(huì)為提高手指觸覺(jué)感知能力提供一定幫助。此外,振動(dòng)振蕩可能也是增強(qiáng)手指觸覺(jué)感知的因素之一。2.指尖接觸的觸覺(jué)感知能力優(yōu)于指腹接觸的觸覺(jué)感知能力。這主要是因?yàn)樵谥讣饨佑|的情況下,出現(xiàn)了摩擦力值的劇烈波動(dòng)與振動(dòng)振蕩。此外,在指尖接觸試驗(yàn)樣品時(shí),手指皮膚在不同溝槽內(nèi)的幾個(gè)變形信號(hào)之間存在著顯著差異。而在指腹接觸下手指皮膚在不同溝槽內(nèi)的幾個(gè)變形信號(hào)都較為相似。因此,可以認(rèn)為存在較大差異的皮膚變形信號(hào)可能會(huì)進(jìn)一步提高觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性。3.與縱向觸摸方式相比,橫向觸摸方式下摩擦力值的波動(dòng)程度更為劇烈。這也為橫向觸摸方式的觸覺(jué)感知能力優(yōu)于縱向觸摸方式的觸覺(jué)感知能力提供了一種解釋。由于手指皮膚側(cè)向部位的高楊氏模量值,橫向觸摸方式會(huì)提高人體的振動(dòng)覺(jué),從而提高其觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性。此外,手指?jìng)?cè)向部位更容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力變化,增強(qiáng)手指皮膚的機(jī)械刺激強(qiáng)度,從而進(jìn)一步提高手指觸覺(jué)感知能力。4.提高觸摸速度會(huì)減少感知時(shí)間,從而降低觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性。隨著法向力的增加,摩擦力和振動(dòng)加速度均會(huì)隨之增加,從而提高觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性。但當(dāng)法向力增至1.5 N之后,摩擦力值的波動(dòng)程度基本無(wú)差異。因此,在法向力增至1.5 N后,其觸覺(jué)感知的準(zhǔn)確性增加不明顯。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R339.11
【圖文】：

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)第1章緒論1.1手指觸覺(jué)感知介紹人類通過(guò)觸覺(jué)感受器官和感受器，來(lái)接收各種刺激的感受，再將其傳入神經(jīng)中樞（大腦皮層），從而產(chǎn)生不同的觸覺(jué)感受[1-3]。觸覺(jué)是指皮膚觸覺(jué)感受器接收機(jī)械刺激之后所產(chǎn)生的感覺(jué)。皮膚作為人體的觸覺(jué)器官，有著非常重要的地位。在觸覺(jué)感知研究中，皮膚的摩擦學(xué)行為也得到了廣泛的關(guān)注[4-6]。皮膚表面散布著大小不一的觸點(diǎn)，且觸點(diǎn)的分布也呈現(xiàn)出了不規(guī)則性。觸點(diǎn)主要分布在手指、頭部、背部和小腿等部位，其中手指分布觸點(diǎn)最多，觸覺(jué)也最靈敏[7]。日常生活中，手指觸覺(jué)感知有著許多例子，如觸摸織物并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)感評(píng)價(jià)，觸摸電子產(chǎn)品外殼對(duì)其進(jìn)行舒適度評(píng)價(jià)并幫助其優(yōu)化設(shè)計(jì)，盲文的閱讀準(zhǔn)確性優(yōu)化及人性化設(shè)計(jì)等方面。因而手指觸覺(jué)感知的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1.1手指結(jié)構(gòu)及生理特征手指具有十分復(fù)雜的生理結(jié)構(gòu)，其指末節(jié)的生理解剖圖參見(jiàn)圖1-1[8]。手指末節(jié)從里到外主要由以下5種力學(xué)性能各異的組織結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，分別為：指骨、皮下組織、真皮層、表皮層、指甲。圖1-1指末節(jié)生理解剖圖[8]指骨類屬小型長(zhǎng)骨，主要構(gòu)成為：骨髓、骨膜以及骨質(zhì)。其主要起到支撐作用，并為肌肉組織等提供依附。指骨具有較高的剛性，力學(xué)性能主要表現(xiàn)為線彈性。皮下

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁(yè)高度，表示動(dòng)態(tài)粘滯度。此外，手指滑動(dòng)接觸粗糙表面所產(chǎn)生的變形力,defF，可由公式（1-3）得出：,def316aFF（1-3）式中，為粘彈性損失率，通過(guò)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)壓痕試驗(yàn)得出，其具體值大致為0.24~0.27。如圖1-2所示，表示物體表面壓入皮膚的深度，a表示手指與物體實(shí)際接觸面積的半徑。當(dāng)物體表面足夠光滑時(shí)，變形力即可忽略不計(jì)。圖1-2手指在物體表面滑動(dòng)接觸示意圖[11]1.1.3手指觸覺(jué)感知機(jī)制人類使用手指觸摸感知物體信息時(shí)，主要采取觸摸滑動(dòng)的方式。如圖1-3所示，當(dāng)手指在被感知物體上觸摸滑動(dòng)時(shí)，手指皮膚會(huì)受到拉扯或擠壓，繼而刺激皮膚深處的機(jī)械刺激感受器產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作電位，再通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)將其傳遞到大腦，人類就會(huì)接受到物體表面的信息（粗糙度、紋理、溫度及濕度等），并對(duì)其進(jìn)行初步判斷[12-16]。當(dāng)需要進(jìn)一步準(zhǔn)確感知物體表面的具體信息時(shí)，人類又會(huì)去調(diào)整法向力，觸摸速度及觸摸部位等，以達(dá)到獲取更多或更準(zhǔn)確的物體信息的目的。在整個(gè)觸摸感知過(guò)程中，機(jī)械刺激感受器起到了相對(duì)重要的作用。研究表明，人類一共具有4種形態(tài)不一的機(jī)械刺激感受器，它們分別是：帕西尼氏小體（Paciniancorpuscle）、魯菲尼氏終末（Ruffiniending）、梅克爾氏小盤（Merkel’sdisk）、梅斯納氏小體（Meissner’scorpuscle）[17,18]，機(jī)械刺激感受器位于皮膚的表皮層及真皮層等處。各個(gè)感受器的具體位置及其具體感知頻率范圍參見(jiàn)圖1-3所示。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4頁(yè)圖1-3觸覺(jué)感知過(guò)程示意圖[12]帕西尼氏小體，又稱環(huán)層小體，呈橢圓形，類屬快速適應(yīng)性感受體（RapidlyAdaptingtypeⅡ），其感知不斷變化的溫度和壓力時(shí)相對(duì)敏銳。類屬慢速適應(yīng)性感受體（SlowlyAdaptingtypeⅡ）的魯菲尼氏終末，可感知關(guān)節(jié)處的皮膚變化狀態(tài)，其主要對(duì)于橫向拉伸較敏感，而對(duì)于縱向壓縮基本無(wú)反應(yīng)，其外觀形態(tài)為長(zhǎng)梭狀。梅克爾氏小盤，由細(xì)胞和神經(jīng)末梢構(gòu)成，類屬慢速適應(yīng)性感受體（SlowlyAdaptingtypeⅠ），其對(duì)感知空間屬性（如物體表面紋理）和材料屬性（如絲滑度）較為敏感。梅斯納氏小體的外觀形態(tài)為桑椹狀，總長(zhǎng)度約90~120um，類屬快速適應(yīng)性感受體（RapidlyAdaptingtypeⅠ），最能感知到變速運(yùn)動(dòng)和壓縮變形等刺激反應(yīng)[19-22]。1.2手指觸覺(jué)感知研究現(xiàn)狀介紹手指滑動(dòng)觸摸是手指的主要觸覺(jué)感知方式。人類如何通過(guò)手指滑動(dòng)觸摸來(lái)感知物體信息，這一研究課題引起了研究人員的興趣[23-25]。迄今為止，為探索手指觸覺(jué)感知的機(jī)制，國(guó)內(nèi)外研究人員[8,26,27]對(duì)手指接觸摩擦進(jìn)行了深入的研究，為后續(xù)的研究奠定了一定的理論基矗隨著研究的深入，研究人員開(kāi)始探索手指觸覺(jué)感知的機(jī)制[12,25]。此外，研究手指觸覺(jué)感知對(duì)于一些實(shí)際應(yīng)用也有一定幫助，例如仿生手指的研究[28-31]。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙淑芳;;幼兒手指謠的應(yīng)用價(jià)值及教學(xué)策略初探[J];社會(huì)福利(理論版);2019年12期

2 張桂欣;李曉春;姜穎群;;手指點(diǎn)穴聯(lián)合按摩球?qū)εR床眼科疾病患者滿意度影響研究[J];實(shí)用臨床護(hù)理學(xué)電子雜志;2020年03期

3 ;手指貓步[J];21世紀(jì)商業(yè)評(píng)論;2019年12期

4 王彥彬;;論如何提高鋼琴演奏中手指快速的跑動(dòng)能力[J];北方音樂(lè);2018年23期

5 曲晶;;扳扳手指何嘗不可[J];數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究;2012年16期

6 許金梅;;請(qǐng)不要把“掐手指計(jì)算”拒之門外[J];小學(xué)教學(xué)參考;2012年35期

7 哲珠;;“繁瑣”本是彈琴的指法[J];語(yǔ)文學(xué)習(xí);1994年10期

8 傅瑋;巧手妙算[J];小學(xué)教學(xué)研究;2004年07期

9 陸黎明;;手指鈍性離斷傷斷指再植的手術(shù)治療療效觀察[J];中國(guó)繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育;2017年08期

10 ;“手指閱讀器”——閉著眼睛告別近視[J];傳感器世界;2017年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄒申申;趙治棟;袁昌成;;基于廣義S變換和香農(nóng)熵的手指心電信號(hào)身份識(shí)別算法研究[A];浙江省信號(hào)處理學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

2 楊尊獻(xiàn);;推行手指口述 規(guī)范行為標(biāo)準(zhǔn) 確保安全生產(chǎn)——“手指口述”操作法在煤炭企業(yè)的建立與實(shí)施[A];2007煤炭經(jīng)濟(jì)研究文選[C];2007年

3 馬沐佳;田淥;閆茜雅;王毅龍;張之豪;劉卉;;手指簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)研究現(xiàn)狀[A];第十七屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文摘要匯編[C];2014年

4 孫新波;王化京;歸永亮;王巖珂;孫東雅;;經(jīng)皮針刀剝離內(nèi)外8字縫合治療手指中央腱條斷裂[A];針刀醫(yī)學(xué)論文精選[C];1999年

5 王增濤;孫文海;郝麗文;仇申強(qiáng);張立山;;手指全形再造[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第10屆全國(guó)顯微外科學(xué)術(shù)會(huì)議暨世界首例斷肢再植成功50周年慶典論文集[C];2013年

6 王曉峰;孫兵紅;薛建波;周映玲;;脫套撕脫性手指離斷的再植體會(huì)[A];2013中國(guó)工程院科技論壇暨浙江省骨科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2013年

7 王克列;楊延軍;黃剛;葉碧武;劉瑋;謝衛(wèi)勇;馬立峰;張子清;;不同程度拇手指缺損再造的臨床體會(huì)[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第10屆全國(guó)顯微外科學(xué)術(shù)會(huì)議暨世界首例斷肢再植成功50周年慶典論文集[C];2013年

8 杝圼生;高玉石;;桘\式手指容zM描

本文編號(hào)：2760333