發(fā)布時間：2021-11-01 21:05

　　紋理力觸覺再現(xiàn)是通過特定的硬件裝置模擬產(chǎn)生與物體紋理表面接觸時的觸感,使用戶能感受到物體的粗糙度、軟硬度等紋理特征信息。振動刺激作為再現(xiàn)物體觸覺信息的一種刺激方式,在紋理觸覺再現(xiàn)中被廣泛運用,產(chǎn)生了不同的振動觸覺表達裝置和紋理觸覺表達方法。從紋理觸覺認知的角度,闡述了人對振動刺激的觸覺感知生理學(xué)基礎(chǔ);介紹了紋理觸覺再現(xiàn)的原理和方法;從振動與紋理特征的映射方法以及振動刺激方式兩個方面分析了目前振動觸覺紋理再現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀;最后對相關(guān)研究的發(fā)展進行了總結(jié)展望。 

【文章來源】：測控技術(shù). 2020,39(05)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

紋理觸覺再現(xiàn)流程圖

這種方法常常將圖像灰度進行分級，映射到不同強度的振動刺激，從而表達高度、粗糙度等紋理信息，即圖像灰度值越大，振動強度就越大。利用圖像灰度值進行振動強度控制的方法能極大減少數(shù)據(jù)的生成和計算時間。早在1997年，東京都立科學(xué)技術(shù)大學(xué)的Ikei等[18]就曾嘗試將灰度圖像的強度直接映射到觸覺強度上，以此建立振動與紋理的映射，結(jié)果證明這種方式在紋理再現(xiàn)方面具有可行性。但在這種情況下，圖像的亮度強度需要大致匹配紋理突出物的高度。2009年，韓國電子通信研究院研制了Ubi-Pen[19]。Ubi-Pen是一種筆狀觸覺交互設(shè)備，包含一個觸覺顯示器和一個振動模塊，實物如圖2所示。物體的紋理信息可以用不同的光柵方向、凹槽寬度以及不同形狀顯示在觸覺顯示器上。當(dāng)用戶觸摸圖像時，光標被劃分為9個子單元格，系統(tǒng)計算每個單元格的平均灰度值，然后將該值轉(zhuǎn)換為觸覺顯示器每個針上的振動刺激強度。用戶把食指放置在探針陣列上，并以恒定的速度摩擦屏幕表面，即可感受到變化的振動觸感。通過觸覺反饋，用戶能辨別出狹窄的縫隙，分辨出物體的紋理和形狀。2010年，東南大學(xué)的李佳璐利用SFS算法從圖像灰度信息中恢復(fù)表面三維輪廓，并通過PHAN-TOM Omini手控器實時反饋給用戶[20]，發(fā)現(xiàn)這種方法在恢復(fù)紋理表面微觀輪廓方面有較好的效果，能夠提高用戶觸覺感知的真實感。該方法灰度特征較為單一、易于提取、操作簡單，同時基于紋理圖像灰度值建立振動強度映射獲得的觸覺反饋比較穩(wěn)定，因此該方法是振動觸覺紋理再現(xiàn)技術(shù)中最為常用的方法之一。(2)提取物體的高度信息建立紋理與振動的映射關(guān)系。

力觸覺交互指套結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于電致振動效應(yīng)的大面積多模態(tài)觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)[J]. 孫浩浩,陸熊,陳曉麗,錢煌,黃曉梅.  機械制造與自動化. 2019(01)
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[4]振動在人體觸覺反饋領(lǐng)域的研究進展[J]. 洪躍鎮(zhèn),周抗寒,隋建鋒,季林紅.  航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2015(04)
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[6]基于SFS技術(shù)的紋理力觸覺再現(xiàn)方法研究[J]. 李佳璐,宋愛國,吳涓,張小瑞.  儀器儀表學(xué)報. 2010(04)
[7]觸覺顯示技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J]. 帥立國,姜昌金,周芝庭,王雪梅.  工業(yè)儀表與自動化裝置. 2006(06)

碩士論文
[1]基于指套式裝置的形狀與紋理觸覺再現(xiàn)方法研究[D]. 楊懷寧.東南大學(xué) 2018
[2]面向移動終端的力觸覺建模與再現(xiàn)方法研究[D]. 鄧鵬.東南大學(xué) 2016
[3]面向移動終端的指套式力觸覺交互系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王路.東南大學(xué) 2015



本文編號：3470770