振动式片针组合表面粗糙度触觉再现研究-振动测试与诊断.PDF

第 卷第 期 振动、测试与诊断 ３３ ５ Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５ 　 年 月 ２０１３ １０ Ｏｃｔ．２０１３ 　 ， ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｎｏｓｉｓ ｇ 振动式片针组合表面粗糙度触觉再现研究 李朝东， 武素星 　 （上海大学上海市机械自动化及机器人重点实验室 上海， ） ２０００７２ 　 摘要 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。 关键词 触觉显示器；振动触觉；压电致动器；电磁激振器；表面粗糙度 　 中图分类号 ＴＰ２４２．６ 　 图 所示。该显示器触觉图像刷新率为 ，具 １ ７００Ｈｚ 引 言 有 １ｍｍ的空间分辨率，采用压电双晶片驱动，通过 　 压电梳的悬臂梁结构使得自由端得到足够大的振动 触觉再现技术是人机接口技术的重要部分。在 位移。经实验，该装置能产生一定的光滑触感。 虚拟现实系统中，操作者通过触觉再现装置可触摸 虚拟环境中的虚拟物体，真实地感知虚拟物体的柔 性、刚度、表面纹理等触觉特性。在遥操作机器人系 统远程作业过程中，触觉再现装置也可将机器人末 端执行器作用对象的触觉信息反馈给操作人员，实 现指端再现，这样操作者就可以准确地判断物体的 图 压电驱动触觉显示结构 １ 　 触觉特性。因此，当今虚拟现实技术和交互式遥操 作机器人技术的发展，也使得触觉再现技术成为亟 ［］ ７ 韩国ＫｉＵｋＫ ｕｎ 等 初步研制了一种表面  ｙ ｇ 待突破的关键技术。