触觉传感与显示技术现状及发展趋势

阐述了触觉感知、触觉传感及触觉显示等方面的国内外技术现状。在分析综合的基础上,指出触觉传感和显示技术已经逐渐脱离了最初紧密关联的临场感应用环境,两者分离并独立发展成为全新的学科方向已经成为一个趋势。触觉传感主要围绕智能机器人领域和康复医疗领域,而触觉显示除传统的机器人临场感及视觉功能替代应用外,还包括虚拟现实、电影电视、游戏娱乐、工业设计、制图绘画、教育培训以及工业触控屏等领域。最后给出了触觉领域的未来发展趋势。     

机械式点阵触觉显示系统

设计了一种用于视障人士电子阅读的机械式点阵显示系统。该系统通过小棘爪锁定显示针的不同位置以保持触点的状态,采用Z向驱动器配合XY移动平台顺序控制每个显示针的凸起,而后由复位驱动器统一复位,从而实现系统中多个触点的凸起和平整状态的自动切换。实验结果表明：采用单个Z向驱动器的系统可在1分钟内完成54个触点的凸起和平整状态自动转换。     

面向触觉图文实现的显示系统设计

为帮助盲人或视觉障碍人通过触摸达到学习和感受的目的，设计了触觉图文图像显示系统。触觉图文信息主要来源于视觉图文，研究了视觉-触觉图文转换以及与人体的触觉特性相适应的触觉数据结构。介绍了面向图文图像触觉显示系统。结果表明该系统可以实现2D、3D灰度图像的再现，使用者可以真实地识别图文图像信息。此外，扩大了面向图文信息的触觉显示的应用领域。     

面向触觉图文实现的显示系统设计

为帮助盲人或视觉障碍人通过触摸达到学习和感受的目的,设计了触觉图文图像显示系统.触觉图文信息主要来源于视觉图文,研究了视觉一触觉图文转换以及与人体的触觉特性相适应的触觉数据结构,介绍了面向图文图像触觉显示系统.结果表明该系统可以实现2D、3D灰度图像的再现,使用者可以真实地识别图文图像信息.此外,扩大了面向图文信息的触觉显示的应用领域.     

基于视触觉替代方法的盲教装置

针对盲童基础教育存在困难进行研究,提出并开发了基于视触觉功能替代的触觉盲教装置。借助该装置,视觉图文能够被转换为触觉图文并实时传送至视障学生的课桌上,使学生能够以主动触觉方式在课桌上的虚拟显示区域感知教师所讲授的课堂内容。初步实验表明,该装置能够帮助视障学生有效感知简单的文本和几何图形信息。     

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。     

汽车制造技术的发展趋势探究

随着我国经济的发展,城市交通已经极其发达,汽车开始走进了千家万户,现如今我国私家汽车的数量惊人,与汽车相关的企业也迅速发展,汽车制造便是其中之一。汽车的整体是一种精密的机器,在工作时会对自身零件造成损耗,达到一定程度时将影响自身的功能,需要周期性的进行汽车零件维修与保养。本文通过阐述汽车的发展现状,分析汽车在使用中的问题与现象,探究加强汽车制造技术的手段与措施。     

基于力触觉感知与电刺激反馈的灵巧假手

针对生机电一体化灵巧操作假手这类典型共融机器人,开展结构优化、力触觉感知和临场感反馈功能重建的研究。为此,提出了一种用于欠驱动手指机构设计的交叉四连杆参数优化方法,该方法实现了手指运动轨迹最优、近指关节(PIP)扭矩与掌指关节(MCP)扭矩之比最大;提出了义肢手指与柔性压力传感器的集成设计方法,实现假手对抓握物体的实时力触觉感知;提出了基于电刺激的指端力触觉临场感反馈方法,实现对义肢抓握情况和握力的再现,增加操作者的本体感。该假手手指运动学与动力学仿真结果表明,所提出的连杆参数优化方法能够提升手指的抓握能力。对9名肢体健全受试者与1名前臂截肢患者进行灵巧假手控制试验,试验结果表明,所提出的指尖力触觉感知方法能够很好辅助受试者完成精细抓握控制;使用电刺激方式作为力触觉临场感反馈器具有更好的本体感知效果。同时,明显提升受试者在视觉受阻碍状况下使用假手完成抓取任务的成功率。     

水射流机器人触觉临场感再现技术研究

介绍了一种新型水射流机器人触觉再现技术.该技术采用水射流提供机器人临场感触觉再现所需的压力刺激,触点阵列各触点处有一个与压力水源相连的开口水射流喷头,喷头与压力水源之间有电磁阀控制水射流的通断,当需要通过触点阵列为操作者提供触觉感觉时,触觉阵列相应触点处的喷头即与压力水源连通并喷射压力水流,水射流在操作者的皮肤表面形成压力斜坡,从而使操作者获得触觉感觉,由于水流可以带走皮肤表面的能量,因此操作者皮肤表面水流接触处还将形成温度斜坡触觉.压力斜坡和温度斜坡共同作用可以为操作者提供压力温度融合触觉感觉.     

CAE技术及其发展趋势

本文全面阐述了CAE技术的发展历程、功能特点以及发展趋势,并以汽车产品开发设计为例介绍了其应用前景,最后指出应大力推进CAE技术的科学研究和工业化应用。     

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。     

触觉传感器与电子皮肤研究进展

触觉传感器是机器人与环境交互的重要元件,是机器人与环境之间不可或缺的介质。近年来,触觉传感器在医疗设备、生物力学、健康监测等领域的应用成为研究热点。文中回顾了过去50年来国内外机器人触觉传感技术的研究情况及成果,介绍了不同传感机理的触觉传感器及其特点以及仿生触觉传感器电子皮肤的研究现状,指出了触觉传感器全柔性化、多功能化、自供电的未来发展方向。     

用Hopfield神经网络实现触觉图像恢复

通过对安装于机器人手爪上的阵列触觉传感器所采集到的触觉图像的分析,提出了用Hopfield神经网络实现触觉图像恢复的技术.Hopfield神经网络把触觉图像的每一个像素作为一个处理单元(神经元),像素之间的关系即神经元之间的权值作为储存单元.首先利用Hebb规则计算权值矩阵,用以存储所有样本的标准模式,然后利用网络的联想记忆能力恢复被抓物体的触觉图像.实验结果表明,该方法能达到很好的触觉图像恢复和识别效果.     

功率超声技术的研究现状及其应用进展

对功率超声的研究现状进行概述,介绍功率超声技术的有关应用;重点分析功率超声的超声换能器和变幅杆、超声发生器、换能器材料等的研究进展及在超声加工、超声清洗、超声马达、声空化和声化学、超声治疗、超声雾化等方面的新应用及其发展。     

汽车ABS技术及其发展趋势

分析了汽车防抱死制动系统(ABS)的主要特点:改善汽车的制动效能,缩短制动距离,避免车轮抱死,避免汽车在制动过程中转向能力和方向稳定性的丧失.介绍了ABS的发展过程及其工作原理,对ABS的关键技术--ABS的控制方法作了详细的分析,这些控制方法从各种不同的角度对ABS进行了有效的控制,同时也有各自的不足之处.指出了ABS技术的发展趋势,为汽车ABS技术的进一步研究指明了方向.     

LED微显示技术

LED微显示是一种基于芯片上集成高密度二维发光二极管阵列的全固体主动发光器件,其拥有系统设计简单、光能利用率高、响应速度快及工作温度范围宽等优点。主要介绍了LED微显示技术实现方式、最新进展及其应用前景。     

材料试验中的触觉传感器技术及应用

在材料和结构试验方面触觉传感器技术是极其重要的。本文论述了几种触觉传感器的基本理论及其应用技术，提出材料或结构无损检测过程中超声波（UT）和声发射（AE）的区别及其相关性。