面向虚拟制造和装配的触感接口

触感接口是实现操作者与虚拟环境之间触感信息交互的关键环节。从触感的生理学基础入手 ,介绍了与触感接口相关的概念与技术内涵 ,概述了触感接口技术的特点与应用现状 ,并探讨了其存在的问题与发展趋势     

面向虚拟制造和装配的触感接口

触感接口是实现操作者与虚拟环境之间触感信息交互的关键环节,从触感的生理学基础入手,介绍了与触感接口相关的概念与技术内涵,概述了触感接口技术的特点与应用现状,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析

针对现有颞骨手术术前培训手段存在的问题,设计了一种具有结构简单、位姿解耦、自重平衡特点的5自由度力反馈触感装置。其采用水平放置的平行四边形结构,使得前后和左右两个位置自由度均满足重力平衡;对于后3个姿态自由度,采用驱动电机补偿的方式实现了完全重力补偿,进而实现了整个触感装置完全重力平衡;在触感装置结构设计的基础上对触感装置开展了工作空间分析,针对触感装置的运动学模型问题,基于旋量法建立了触感装置的正逆运动学模型;利用该模型,通过推导其末端雅可比矩阵,建立了速度模型;最后,通过Matlab对机构的条件数进行了分析计算,对机构灵活性进行了评价。研究结果表明:所设计的机构满足工作空间需求,其灵活性较好、精度较高,验证了触感装置机构设计的合理性。     

材料弹性对摩擦触觉感知的影响研究

材料弹性是影响触觉感知的物理属性之一，从皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究材料弹性对触感的影响规律具有重要意义。通过对手指触摸不同弹性特征表面的摩擦、振动信号以及激发的触感脑电信号进行特征参数提取，建立了材料弹性模量E与触感特征参数的关系，实现了弹性表面触感的部分量化表征。结果显示：手指触摸橡胶材料的摩擦力以滞后摩擦分量为主；手指触摸陶瓷和塑料材料时滞后摩擦和黏着摩擦共同影响表面接触摩擦力。相关性分析显示材料E与手指触摸材料的摩擦因数μ、振动频谱最大幅值A_max、振动信号的递归参数角线长度均值L和垂直线段长度均值TT均呈负相关，表明材料E越小，振动系统的稳定性越差，复杂度越高。大脑触觉感知的加工时间为触摸开始后的200～400 ms之间，弹性触感激活的脑区主要是大脑中后部的顶叶区及枕叶区；相关性分析显示材料E和触感脑电P300峰值呈正相关，说明材料E越低，激发的大脑神经元兴奋度和注意力越低。手指触摸振动信号A_max与触感脑电信号的P300幅值负相关，表明触觉感受体的近端机械刺激与大脑的认知相关联。触摸过程的μ、A_max、...     

桌面型触感交互装置的构建与控制

研究设计了一种桌面型触感交互装置,阐述了该装置的机械结构以及安装在其上的传感器和驱动装置.此外,为了实现对从手灵巧手的控制,进行了硬件电路的设计,并且加工出触感交互装置的物理模型,并进行实验,对其功能进行验证.     

具有力-位补偿的触感装置控制体系结构

针对为改善系统透明性所遇到的由触感装置的力-位耦合特性所造成的两个主要问题,首先,介绍了双端口网络方法描述触感装置的系统特征;接着,阐述了四通道双向控制体系结构,并讨论在此体系结构下演化出的两种控制方法:位置误差控制和直接力反馈控制;最后,提出了一种模型参考力-位补偿策略,将力-位单元嵌入到直接力反馈控制体系结构中.研究结果表明,该控制体系结构可以实现触感装置的精确位置控制和真实力觉感知.     

机器人触感装置力位解耦控制策略研究

通过将触感装置关节处的摩擦计入到系统的动力学模型中，在现有的力位补偿方法基础上分别建立摩擦力、重力、惯性力补偿模型进行附加力补偿，对于附加位移也通过建立附加位移模型进行了补偿，从而有效地提高了系统透明性及稳定性，使触感装置的控制精度更高，抗干扰能力更强。     

振动式片针组合表面粗糙度触觉再现研究

振动式片针组合触觉显示器是在切向和法向上分别对片阵和针阵施加非耦合的压电和电磁激振驱动,使振子振动的方位、振幅、频率都可以组合和控制,从而实现多种表面纹理触摸感的再现。笔者利用该触觉显示器开展了表面粗糙度的再现研究,引入不同阶灰度色彩的原理,横向振动采用片阵激发光滑触感,纵向振动采用针阵激发粗糙触感,并交织在一起同时刺激指尖皮肤,产生某种特定粗糙度触感。机械量测试和人心理实验结果都证实了这种片阵针阵组合振动激发对于不同粗糙度纹理再现是有效的。     

张立洁，某时某刻某个画面

“时间对于每个人有着不同的意义，当时间以气味、温度、感觉这些图像以外的形式存储的时候，记忆依然鲜活雀跃。”首届飞亚达摄影奖的获得者张立洁对时光有独特的触感，作为80后摄影师，她的摄影作品充满人文情怀，获得多个摄影奖项，作品曾在纽约、蒙特利尔、北京等多地展出。在她的视线中，画面是物体与时光的交织。     

触摸屏触感振动反馈设计研究

作为一种全新的人机交互技术,触摸屏已广泛应用于工业、医疗、通信、娱乐、教育等领域.触觉感受作为提升用户体验的有效途径,也逐渐引起了研究者的关注.文中对触摸屏触感振动反馈系统设计进行了研究,建立了触摸屏振动系统的力学模型,对触摸屏进行了振动模态仿真分析,对模型的正确性进行了实验验证,以指导触摸屏系统触感反馈功能的设计.     

新型多点互动新能源汽车实训台的设计研究

新能源汽车实训台采用大屏触摸显示器替代传统的绘图示教板,将更多的课程教学资源引入到实训台的操作项目中,使学生在实操的时候不用查纸质技术资料。该实训台引入了多点互动的理念,使用隐形码和光学辨别技术,使学生在用触感工具点触新能源汽车实训台的总成时,在屏幕上可直接显示对应总成的图片、说明和相关功能,用以提升学生学习的好奇心,弥补传统实训设备存在实操互动少、学生不感兴趣、利用率低下等问题。另外,引入了游戏通关的理念开发软件系统,让学生先模拟排除仿真故障以解锁更高难度的排除新能源真车故障。     

带书写触感的虚拟空间电子手写笔设计

随着多媒体技术的发展和普及,在教师授课,会议讲评以及产品路演展示时,经常需要远程控制在屏幕画面上观场书写文字和作画,但大多数的电子板书写功能并不符合书写习惯,带书写触感的虚拟空间电子手写笔在实现无线空鼠功能的同时,使用者在书写过程中,还可通过实时反馈的指间触感,以便调整书写动作,从而获得真实的手写感觉。     

压电驱动器激励的触觉显示器结构设计及有限元分析

本文针对表面纹理质地触感再现,借助有限元软件ANSYS11.0,设计了压电驱动器激励的触觉显示器。利用压电陶瓷的逆压电效应,在压电双晶陶瓷片上下表面施加稳态正弦激励电压,激发整个装置共振;调节电压的峰峰值和频率,激发出不同的振动模式以得到不同的振动响应,从而产生不同的触感。根据粗糙度的定义证实了装置的可行性,为最终研制出一种组合式、高密度、可独立精确控制各振子振动模式的触觉显示器装置提供了可靠的依据。     

电触觉皮肤机理仿真与刺激模式量化评估

电触觉是目前虚拟现实技术触觉实现方法的重要手段,然而由于缺乏触感量化和不同刺激模式下同种触感再现效果比较方法,一定程度上阻碍着电触觉应用的广泛开展。本文以经典电刺激模型为基础,研究了不同刺激模式下3种皮肤机械感受器(Meissner触觉小体,Merkel触盘和Pancinian环层小体)的刺激响应,分析了3种机械感受器最优刺激范式,以及电极间距、数量等参数对于不同感受器响应的影响。首次引入神经纤维电位传导模型、对电触觉触感强度分级实验的机理和影响因素进行了理论分析和仿真实验,并以此为基础设计了不同刺激模式的实现方式。最后通过指尖电触觉心理学分级实验评价了不同模式下感受器的刺激效果,得到了对于两种感受器(Meissner触觉小体,Merkel触盘)独立刺激的最优刺激范式,为进一步提高电刺激触觉再现效果提供了理论和实验支持。     

触感装置滑模控制设计研究

针对触感装置的非线性采用滑模控制对其进行控制研究,并设计干扰观测器对模型不确定性及外界干扰进行观测,为力位补偿打下基础,同时改善了系统控制性能。     

BABY DOLL令我无限迷恋的顽皮

璀璨银白、甜蜜粉红、清新浅绿、娇嫩蓝色、蜂蜜金黄、珍珠灰色……这些色彩如此甜蜜，均为夏季流行色，如玫瑰花蕾般精致，触感与视觉如此柔和，Batry Doll系列是现代女性的颂歌，既坚强又脆弱，无论何时何地，同样优雅高贵。     

某型轿车方向盘抖动的分析与改进

为了解决车辆怠速时因方向盘的抖动给驾驶员不愉快的触感问题,以某款车型的转向系统为例,对其固有频率进行分析,通过优化横梁上转向系统安装结构的方法,避免转向系统与发动机怠速时固有频率的重叠,从而起到降低方向盘抖动的效果。     

世界首只具备触感的仿生手将进行人体移植

对于大部分截肢患者而言,不管现有的义肢如何雅观和逼真,都很难减轻他们失去肢体的痛苦,因为这些替代品毫无"生命"的感觉.不过,这种群体性的失望今后或将得到扭转.近日,世界上首只具备真实触感的仿生手即将被移植到截肢病人身上.在此之前,义肢技术已经发展到令人工肢体按照大脑发出的信号做出相应的动作,但它们依然不能传递触摸的感觉.对此,来自瑞士的研究人员通过借助电极令仿生手直接与患者两臂的神经系统相连接的方式,解决了这个问题——患者与仿生手之间重新建立起了双向联系,前者将可以自由地控制新"手",后者则会像真实手掌一样把触感传递至大脑.     

触觉显示器及其振动激发方式

触觉再现作为下一代虚拟现实技术已成为国际上的开发热点。触觉再现就是通过控制触觉显示器的某种物理效应提示,让手指在触摸时产生相应的触感,从而实现人机触觉信息的交互。该文介绍了触觉显示器的基本工作原理,综述了几种比较典型的触觉显示器激发方式,指出了触觉显示器的发展趋势。     

马鞍面件多道次多点模具成形数值模拟

通过对马鞍面件多道次多点模具成形的有限元数值模拟,阐述了多道次多点模具成形数值模拟的关键技术,并与单工步多点模具成形进行比较,分析了马鞍面件的成形过程,研究了不同曲率半径步长对成形结果的影响.结果表明:多道次多点模具成形与单工步多点模具成形相比改善了板材的受力状况,达到了消除变形集中的目的;多道次多点模具成形时,随着曲率半径步长的减小,板料厚度分布越来越均匀,不易形成集中失稳.