基于虛擬紋理觸覺再現(xiàn)的學習和認知系統(tǒng).pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，觸覺再現(xiàn)技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。在現(xiàn)有的觸覺再現(xiàn)方法中，基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法通過交互界面上側(cè)向作用力場的變化來表達觸覺信息，能夠表現(xiàn)較為精細的虛擬觸覺紋理，因而是極具潛力的觸覺再現(xiàn)方法。實驗證明空氣壓膜效應可以顯著地降低平板接觸表面上的摩擦力系數(shù)。本文以面向盲人和學齡兒童的圖文閱讀系統(tǒng)這一重要應用為背景，基于空氣壓膜效應這一原理，開展了基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法研究。
　　本文在分析國內(nèi)外現(xiàn)有

2、的各種觸覺再現(xiàn)方法以及紋理觸覺再現(xiàn)設備、總結(jié)各自優(yōu)缺點的基礎上，開展了虛擬紋理觸覺再現(xiàn)方法的研究，并將其應用于實現(xiàn)一種學習和認知系統(tǒng)。該學習和認知系統(tǒng)由攝像頭模塊、觸覺再現(xiàn)模塊、壓電陶瓷驅(qū)動模塊、手指位置檢測模塊、系統(tǒng)總體控制模塊和供電模塊等部分組成。其中攝像頭模塊用于采集外界文字或圖形信息；觸覺再現(xiàn)模塊作為操作者和系統(tǒng)之間的交互工具，用于信息的表達；壓電陶瓷驅(qū)動模塊用于提供壓電陶瓷振動片所需的驅(qū)動信號；手指位置檢測模塊用于實時檢測操作

3、者手指位置，實現(xiàn)摩擦力系數(shù)場的控制；基于TIDM3730數(shù)字媒體處理器的系統(tǒng)總體控制模塊作為系統(tǒng)的核心，負責控制各模塊協(xié)調(diào)工作；供電模塊為系統(tǒng)各個模塊提供所需要的電源，確保系統(tǒng)能夠正常工作。
　　最后，基于該學習和認知系統(tǒng)，本文進行了一系列關(guān)于人類手指觸覺感知特性的實驗，驗證了基于摩擦力控制的觸覺再現(xiàn)方法的有效性和實用性。這些實驗由10位對象參加，包括人手指對摩擦力系數(shù)的感知閾值實驗、不同紋理背景下人手指的感知閾值實驗、簡單幾何圖