可视化技术在柔顺性触觉研究中的应用

触觉可视化是利用虚拟现实技术将图形显示和触觉显示相结合,为主控端操作者提供操作环境的模拟信息.本文介绍了触觉可视化的研究特点、应用前景,总结了四种系统的优缺点并对系统性能进行比较.最后总结了触觉可视化技术的发展趋势.     

可改善人体触觉功能的新技术

一份新的研究报告称，德国科学家最近发明了一种新技术，利用这一技术可改善人体的触觉功能，而且用两种不同的药物能加强或者减弱这种作用。研究人员认为，这一发现将会引导我们发明一种治疗老年人、中风患者和其他情况下出现的感觉障碍性疾病的新方法。     

三维涡流结构的触觉表达

将虚拟现实的力反馈技术与科学计算可视化技术结合起来，提出了融合虚拟现实中视觉和触觉通道来理解涡流特征的方法．涡流特征的许多属性视觉无法表达，而触觉则是非常理想的手段．用视觉表达涡流特征的几何外形，用触觉来获知涡流的核线位置及其旋转强度，可在一个视图中表达涡流特征．开发了一个触觉可视化原型并介绍了其在工程中的实际应用．     

具有触觉视觉临场感的遥操作机器人

为有效控制机器人完成复杂、精巧的任务,提高机器人在非确定环境下的作业效率,提出了一种具有触觉和视觉临场感功能的遥操作机器人控制新方法。机械手抓握或触摸物体时产生触觉,触觉信号经处理后通过数据手套的震动来刺激操控人员,实现触觉临场感,操控者可根据触觉临场感来掌握自己的手部动作;视觉临场感以视频和3D虚拟工作场景的形式再现。实验表明,该方法能有效提高遥操作机器人的操作能力。     

虚拟环境热触觉的显示装置与材质识别实验

基于半无限体模型,研究了热触觉感知的机理.设计了热触觉显示装置,通过控制半导体制冷器的温度变化来实现热触觉显示.该装置的控温范围为-10 ～60℃,温度分辨率和精度分别为0.02和0.1℃,升温或降温速率大于10℃/s.定制了柔性镍金属薄片式温度传感器,尺寸为8mm×20 mm ×0.6 mm,时间常数τ＜0.15 s...     

触觉及其再现——触觉学研究进展

高精密度触觉反馈的产生对于沉浸在虚拟现实和远程操作系统中的下一代将会是至关重要的。尽管在这个领域中取得了许多技术进步，但是完美沉浸感的触觉显示的发展不能仅仅沿着技术创新发展，还需要对人类触觉感知的精神物理学机理的深入理解和利用。本书总结了TOUCH-HapSys研究项目的主要成果，该项目受到了欧盟第5框架计划的IST计划财政支持，它构成了对新一代高保真度触觉显示技术的重要贡献。     

机器人主动触觉搜索方法的研究

设计了一种双指手指结构，提出了新的主动触觉搜策略，利用多种传感器的输出来不断改变机械手的姿态，从而有序地搜索到三维物体的特征信息，并据此生成物体的三维图形。     

指端触觉再现的电刺激实现研究

对电触觉的实现作了理论分析和实验性研究。提出了在手指端上实现触觉再现的电极形状及分布,并通过对现有的几种典型刺激波形的实验和分析比较,给出了刺激电流波形各参数与感觉之间的内在规律性。由此找到最优的一组电极及刺激波形,较为满意地实现了手指端上的触觉再现     

利用随机共振提高纹理触觉真实感的实验研究

根据人的触觉感知通道中的随机共振特性,提出了一种改进的增强纹理力触觉表达建模方法.该方法是在原有的基于图像特征提取的纹理接触力模型基础上,加入适量的白噪声信号,以提高虚拟纹理力触觉表达时的真实感.基于6自由度的DELTA手控器,建立了白噪声信号对纹理力触觉表达真实感影响的实验系统.通过纹理感知与匹配试验,定量地研究了白噪声信号的统计参数(即标准差)变化对纹理感知正确率的影响.实验结果进一步验证了人的触觉感知中存在随机共振特性.统计分析结果表明,加入白噪声信号对纹理的辨别率有显著影响,当白噪声信号的标准差取值在0.5±0.1范围内变化时,人对虚拟物体的辨别率最高.     

电触觉实现中刺激电流的模糊选定

首先对利用电刺激实现触觉再现中的刺激强度进行了分析,并结合已有的模型和实验研究成果以及人体模糊感知的特性提出采用模糊控制策略对电触觉实现中刺激电流的脉冲幅值进行选定,从而可根据触觉传感信息对刺激强度进行控制并使操作者有逼真的被接触感,实现真正意义上的触觉临场感。     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

感悟“触觉”——关注触觉感性化的产品设计

21世纪的设计将更加重视产品的感性功能,而触觉要素将发挥越来越大的作用,具有良好触觉设计的产品能使受众在触摸产品时得到一种全新的体验和心灵的滋润。本文中对触觉的感悟重点是探讨触觉的感性化,从触觉与功能、触觉与材料两个方面深入分析。     

具有灵敏触觉的机械手指

西班牙科学家宣布一项自己的研究新成果——像人手指一样灵敏，具有触觉的机器人“手指”。这种机械手指用聚合物制成，当它接触物体时能感觉出物体的质量，并相应地使用必需的能量。     

盲人视触觉图像转换技术的研究

在盲人的视觉触觉替代系统中,视触觉图像转换技术至关重要。本文针对文字类图像,采用图像分割大津法进行多分辨率分解;而对于非文字类图像,采用多尺度几何分析方法进行边缘检测,实验证明采用contourlet变换的处理效果更好。     

试论雕塑造型的触觉美感

触觉感是区别于视觉感的主观创造类型。罗丹作为雕塑领域大胆的创新者对雕塑的古典和现代风格起到承上启下的作用。本文以罗丹为分界,从触觉感受的角度,论述了从古代到希腊化时期至现代的布朗库西、贾科梅蒂、亨利·摩尔等不同时期的雕塑艺术形态。     

组合式高性能触觉传感器的研究

采用压电效应和压光转换原理,制作了高性能触觉传感器样机。介绍了其结构原理和实验结果,所达到的力灵敏阈值和图像清晰度十分令人满意。     

机器人触觉图像的聚类处理

利用数值分类学中的聚类方法，对机器人夹持工件的触觉图像进行处理，可以有效识别工件及其数目、空间范围等。该方法对文中给出的峡谷大类工件都是适用的；在聚类处理过程中还可灵活消除噪声；与利用距离矩阵实现的系统聚类法相比较，本文利用“两次扫描”实现的聚类法权需考虑特殊点，运算量很小。     

机器人阵列式触觉传感器系统的研究

文章讨论了一种基于压阻效应的阵列式触觉传感器及信息处理技术,介绍了系统组成与性能,分析了敏感阵列的结构和信号读出与图象采集电路的工作原理及实现。此外,对触党图象的处理和辨识方法也进行了深入的研究。实验样机表明,系统能实现对常见规则物体的识别,本设计为阵列式触觉传感器的实用化奠定了基础,也有助于智能机器人的进一步发展。