本文關(guān)鍵詞：皮膚電觸覺系統(tǒng)設(shè)計與機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 觸覺學(xué) 感覺替代 電觸覺 電刺激 腦機(jī)接口

【摘要】：目前，觸覺學(xué)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，比如遙控機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、假肢、娛樂交互界面以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，以此來增強(qiáng)人對機(jī)器或者虛擬物體的操作性。實(shí)現(xiàn)觸覺再現(xiàn)的方式有很多，其中電觸覺是現(xiàn)在主要的感覺替代的措施，即通過改變恒流/恒壓電脈沖的頻率、脈寬、幅值以及脈沖方向等讓人產(chǎn)生不同的觸覺感。本文主要探索了基于表面皮膚電刺激的電觸覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理，研究了電觸覺的機(jī)制。 本文首先分析了人體阻抗特征，設(shè)計了針對于皮膚電觸覺的電刺激器。接著對人體皮膚神經(jīng)的建模進(jìn)行仿真研究，改變施加在電刺激陣列的電脈沖方向和強(qiáng)度，設(shè)計了能分別刺激皮下三種刺激感受器（Meissner觸覺小體、Merkel觸盤、Pancinian環(huán)層小體）的實(shí)驗范式。同時進(jìn)行了心理物理學(xué)實(shí)驗，讓受試者產(chǎn)生相應(yīng)的振動感以及壓力感，并對感覺的強(qiáng)度做了分級。 由于三種機(jī)械感受器連接的神經(jīng)電脈沖信號傳輸?shù)膯我恍�，很難綜合地測量到外圍神經(jīng)電信號，即無法量化人在電刺激過程中的感受。本文基于心理物理學(xué)的分級實(shí)驗，通過腦電實(shí)驗來分別量化研究電刺激產(chǎn)生的振動感和壓力感，采用腦機(jī)接口技術(shù)來分析人在電刺激過程中的事件相關(guān)電位以及事件相關(guān)去同步/同步的變化，并對此進(jìn)行了統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果表明，聯(lián)合使用事件相關(guān)電位和事件相關(guān)去同步/同步的特征不僅能區(qū)分不同人在不同刺激條件下的電觸覺反應(yīng)，，而且能為同一個人的不同電觸覺反應(yīng)強(qiáng)度提供量化分析。
【關(guān)鍵詞】：觸覺學(xué) 感覺替代 電觸覺 電刺激 腦機(jī)接口
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題來源13
• 1.2 研究背景與意義13-15
• 1.3 電觸覺研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本課題創(chuàng)新點(diǎn)簡介19-20
• 1.5 本文的章節(jié)安排20-21
• 第二章 電刺激器的硬件設(shè)計21-34
• 2.1 皮膚阻抗模型21-24
• 2.2 電刺激器設(shè)計24-31
• 2.2.1 電刺激器設(shè)計概括24-26
• 2.2.2 電源模塊26-28
• 2.2.3 DA 模塊28-29
• 2.2.4 恒流源模塊29-31
• 2.2.5 全橋模塊31
• 2.3 改進(jìn)與提高31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 皮膚電刺激機(jī)理及其模型34-59
• 3.1 人體體感刺激生理學(xué)34-40
• 3.1.1 皮膚感受器34-38
• 3.1.2 皮膚感受器電位及其傳輸38-40
• 3.1.3 大腦感知40
• 3.2 皮膚電刺激建模40-44
• 3.3 皮膚電刺激建模仿真44-51
• 3.3.1 單極正電流刺激45-47
• 3.3.2 多極正電流刺激47-49
• 3.3.3 多電極正電流刺激49-51
• 3.4 電觸覺實(shí)驗研究51-58
• 3.4.1 電觸覺參數(shù)研究51-53
• 3.4.2 電觸覺分級實(shí)驗53-56
• 3.4.3 實(shí)驗結(jié)果及分析56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 電觸覺的量化分析59-94
• 4.1 腦機(jī)接口簡介59-60
• 4.2 事件相關(guān)電位基礎(chǔ)60-62
• 4.3 事件相關(guān)去同步/同步基礎(chǔ)62-64
• 4.4 腦機(jī)接口實(shí)驗系統(tǒng)64-67
• 4.4.1 實(shí)驗系統(tǒng)硬件系統(tǒng)64-66
• 4.4.2 實(shí)驗系統(tǒng)軟件系統(tǒng)66-67
• 4.5 腦電實(shí)驗67-81
• 4.5.1 數(shù)據(jù)及標(biāo)簽同步處理67-72
• 4.5.2 偽跡處理72-74
• 4.5.3 實(shí)驗范式74-76
• 4.5.4 實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄76
• 4.5.5 數(shù)據(jù)處理76-81
• 4.6 腦電實(shí)驗結(jié)果及討論81-93
• 4.6.1 行為數(shù)據(jù)分析81-84
• 4.6.2 事件相關(guān)電位分析84-89
• 4.6.3 事件相關(guān)去同步/同步分析89-92
• 4.6.4 討論92-93
• 4.7 本章小結(jié)93-94
• 第五章 結(jié)束語94-97
• 5.1 本文工作總結(jié)94-95
• 5.2 后續(xù)工作95-97
• 參考文獻(xiàn)97-106
• 致謝106-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文107-109

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周穎,王濤,馮煥清,江朝暉;運(yùn)動想象腦電的ERD/ERS分析[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2004年04期

2 帥立國,況迎輝,宋愛國,黃惟一;機(jī)器人臨場感的電觸覺再現(xiàn)技術(shù)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2001年01期

3 艾俊波,李科杰,張紅芬;機(jī)器人觸覺臨場感電觸覺反饋技術(shù)研究[J];傳感器世界;2000年02期

4 金世俊,黃惟一;表面電極下的電觸覺模型研究[J];東南大學(xué)學(xué)報;1997年06期

5 帥立國,況迎輝,宋愛國,黃惟一;背指式指端電觸覺再現(xiàn)裝置及其性能評價[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2000年06期

6 帥立國,況迎輝,周芝庭;水射流機(jī)器人觸覺臨場感再現(xiàn)技術(shù)研究[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2005年06期

7 張紅芬,李科杰,艾俊波,申延濤;用于臨場感系統(tǒng)的機(jī)器人電觸覺反饋手套(英文)[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2000年03期

8 帥立國;周芝庭;王雪梅;許艷芳;;基于射流方法的幾何圖形觸覺再現(xiàn)技術(shù)研究[J];測控技術(shù);2005年11期

9 郝飛;盧偉;宋愛國;吳涓;劉威;;信息觸覺表達(dá)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J];測控技術(shù);2011年01期

10 劉少強(qiáng),黃惟一,王愛民,宋愛國;機(jī)器人觸覺傳感技術(shù)研發(fā)的歷史現(xiàn)狀與趨勢[J];機(jī)器人;2002年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡吉永;基于觸覺認(rèn)知的織物質(zhì)感的形成機(jī)理研究[D];東華大學(xué);2008年

本文編號：893967