振动触觉表征的音乐信息现状研究

振动触觉作为人机交互领域被广泛运用的交互方式，在方向导航、图形显示、音乐表达等方面都发挥了重要作用。振动触觉音乐交互是人机交互与艺术结合研究热潮中的方向之一，目前，振动触觉表征音乐信息的相关研究缺乏系统的总结。该文首先系统地探讨了使用振动触觉表征音乐信息的各个映射要素，包括音高、旋律、音色、节奏以及响度。然后从增强音乐体验、乐器教学以及舞蹈动作辅助3个方面对振动触觉音乐的应用和交互设计方法进行归纳总结。最后展望了振动触觉音乐的发展前景，指出结合具体场景下的触觉音乐应用将具有实际意义和市场价值。     

柔性可穿戴传感器用于篮球技术动作监测及伤病预防的研究

随着5G信息化时代的到来，现代化篮球也逐渐向着智能化、数据化、科学化的方向发展，人工智能在篮球领域的推广和应用是提高篮球训练水平，进而缩小与篮球强国之间差距的重要手段。传感器件是人工智能设备的核心器件，与硬性传感器相比，柔性传感器具有良好的柔韧性、延展性与较高的探测灵敏度，能够紧密贴合在运动员的身体部位甚至是人体关节等不规则表面，因此近年来受到了广泛关注与蓬勃发展。本文中，将重点阐述不同类型的柔性可穿戴传感器应用于篮球技术训练方面的具体要求以及相关研究进展，具体为：柔性可穿戴应变传感器应用于人体大应变技术动作监测，柔性触觉传感器及手指弯曲传感器应用于投篮手型指导与纠正，以及柔性足底压力传感器应用于足底压力监测和伤病预防。     

力触觉反馈装置发展概述

力触觉反馈技术起源于主从机器人领域,能够给操作者带来真实沉浸的体验,提高操作效率。近年来,随着遥操作、虚拟现实等技术的发展,力触觉反馈装置得到了研究人员的高度关注。首先,简要总结了力触觉反馈技术的发展状况;然后,对现有力触觉反馈装置进行了分类,介绍了近年来力触觉反馈装置的研究情况;最后,针对现有研究,分析和阐述了力触觉反馈装置的发展趋势,并指出了目前存在的问题,对力触觉反馈装置未来所面临的机遇与挑战提出了一些见解。     

电阻式柔性触觉传感器的研究进展

电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点，在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位，具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展，其制备技术和结构设计愈加精密成熟，3D打印技术的应用以及各类微结构的设计使传感器柔韧性和灵敏性得到了极大的提高。然而，目前高性能电阻式柔性触觉传感器的制作工艺仍旧十分复杂，严重限制了其批量生产的能力。再加上电阻式柔性触觉传感器不能实现剪裁拼接、高效低耗等功能，因而无法满足人们对其大面积覆盖和高密度触觉感知的期望。此外，就性能而言，电阻式柔性触觉传感器也难以实现高柔与高敏的兼顾效果，在传感上仍有局限性。为了解决这些难点，众多国际学者在柔性衬底材料、导电敏感材料的选择，以及敏感单元、阵列结构的设计上进行了大量的研究，搭建电子皮肤触觉感知系统。如今，电阻式柔性触觉传感器已经朝着微型化、集成化、自愈合、自清洁、生物适应、生物降解、神经接口控制等方向发展，并在多功能传感上取得了卓越成果。本文首先介绍了电阻式柔性触觉传感器的检测原理和性能指标，然后从材料选择、结构设计和性能优化方面概述了电阻式柔性触觉传感器的...     

柔性仿生手指关节的触觉力/角度感知

柔性仿生机器人的感知功能实现需要传感器可集成且具备一定的柔性，否则由于顺应性不足很难得到良好应用效果。在本文中，作者将柔性仿生手指作为应用载体，探索一种基于液态导电金属的柔性触觉力/应变感知纤维，可完全贴合载体，同时实现手指指尖触觉力和关节角度两个物理量测量。具体来说，本文将液态导电金属注入到一定长度的预制硅胶软管替代常规的微流腔道制作，进而形成管状且可任意变形和布局的柔性传感纤维，实现检测不同的变形物理量（本文中利用其力和应变感知性能），该方法在保证器件柔性和功能性的前提下也极大地降低微流腔道工艺的复杂性与繁琐性。最后，测量实验结果表明，基于液态导电金属的柔性传感纤维可嵌入并完全贴合柔性手指结构，并实现对手指的指尖触觉力感知（约1 600 kPa）和关节角度变化（约60°）同时感知及某一特定力/角度下的准确跟踪，展示了其作为柔性感知单元，可应用在更多类型的柔性或软体类应用载体的巨大潜力。     

基于信号特征分析和多小波变换的机械手滑动觉感知研究

针对机械手抓取目标过程中滑移特征信号辨识困难问题，提出了多小波变换滑动觉特征检测方法。首先，研究基于FBG传感的柔性触滑觉感知机理，设计非对称梁式双层“十字”型分布传感单元结构，分析了搭载该触滑觉传感器的机械手多阶段动态抓握信号特征；其次，构建触滑觉感知实验平台，开展了动态抓握过程的触滑觉感知实验；然后，基于db10小波降噪方法对滑动觉感知信号降噪处理；最后，提出Mexican hat连续小波和一阶Haar离散小波的滑动觉信号特征分离和感知方法，并进行了相关实验研究。实验结果表明，在小波细节系数检测阈值±2×10^-4作用下，不同抓握力的滑动检测平均准确率可达98.88%,可以精确识别被机械手抓取目标的滑移状态。     

用于轮胎胎冠裂纹检测的磁致伸缩触觉传感器研究北大核心CSCD

针对轮胎胎冠花纹复杂,人工观测裂纹容易漏检的难题,模拟动物毛发感知机理设计了一种新型磁致伸缩触觉传感器阵列。以铁镓合金片(Galfenol)作为悬臂梁敏感元件,使用有限元软件确定悬臂梁最佳长度然后实验验证。推导传感器的输出特性模型,实验测得传感器灵敏度为170.5 mV/N。将3个传感单元集成,形成1×3传感器阵列。传感器安装在滑轨工作台上,触头在胎冠上滑动。通过MATLAB分析传感器输出的动态信号可以识别胎冠花纹中的裂纹。     

光纤Bragg光栅力觉传感器在健康医疗领域的应用

在微创手术等现代医疗过程中普遍存在力触觉反馈缺失、健康体征监测系统有待完善和提升等问题，使得力触觉感知成为了机器人领域中热门的研究方向。传统的电学类传感器存在明显的体积大和生物相容性差等问题，难以直接应用于微创手术等场景。光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感技术因其抗电磁干扰能力强、生物相容性高、宽带宽和尺寸小等特点，正被广泛应用于健康医疗领域。主要介绍了FBG力觉传感器的工作原理及其传感特性，详细叙述了国内外基于FBG的力触觉传感器在健康医疗方面的研究现状和应用情况，并展望了光纤光栅式力觉传感技术在健康医疗领域的发展趋势。     

弯扭耦合型软体机器人智能感知抓取性能研究

触觉感知功能对于生物或机器人进行目标物体的智能感知与抓取具有重要意义。首先，研究设计了一种新型弯扭耦合型软体机器人，并将压力传感器和弯曲传感器嵌入设计在软体机器人底层；其次，组合设计了能够感知抓取目标物体信息的二指软体夹爪；第三，搭建了二指软体夹爪抓取性能实验测试平台，系统分析了二指软体夹爪在抓取不同目标物体时的指尖触觉信息；最后，对生活中常见的12种物体进行了抓取性能测试，获得了不同压力下的压力序列信号并建立了抓取数据集，还采用多种机器学习算法对触觉数据集进行分类研究。结果表明：设计方案能够成功识别出目标物体的真实情况，其中随机森林分类算法具有最优的分类效果，准确率达到了93.33%。该研究有望为智能软体机器人的设计和智能抓取提供一定的理论和技术支持。     

基于参数k计算改进Jiles-Atherton模型参数识别研究

Jiles-Atherton模型是研究磁滞回线的重要理论，但在使用过程中存在理论参数难以确定的问题。针对目前公式法需要较精确的初始值以及严格的迭代顺序，而优化算法在计算时计算时间过长且精度较差的问题，根据J-A理论中关于钉扎能的假设以及参数k的定义，改进了k的计算方法，在J-A模型5个参数间建立函数关系，为优化元启发式算法提供了理论依据。用该方法与粒子群算法(PSO)耦合，可直接计算k并进行合理性判别，对不合理的J-A参数值进行拦截从而提高运算精度和效率。对文献报道数据进行拟合计算，结果表明：该耦合粒子群(CPSO)通过对不合理的值拦截，不但大幅度提高计算效率，而且同时忽略了不合理数值计算对适应度值扭曲效应，大幅度提高计算准确度。进而用CPSO算法对硅钢材料的实测磁滞回线进行了拟合，实验结果验证了该计算方法的精确性、有效性。