振动触觉背心研制及触觉感知特性实验的研究

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1、摘要触觉是人的一种重要感觉。一方面，触觉是视觉障碍者用来获取信息的重要渠道；另一方面，触觉较之其他感觉有其独特的优势，触觉不仅可以实现全方位的感知，而且在某些特殊情况下，可以方便感知一些很难用视觉或者听觉来表达的特殊和复杂信息。本文以国家自然科学基金课题为背景，设计了基于微型振动电机的振动触觉背心，并在此装置上进行了触觉编码方式的实验，定量地研究了常用振动刺激参数对触觉感知的影响。根据信息触觉表达的方法和特性，从实用性和经济性角度出发，本文设计了一种结构简单、体积小巧、方便携带的振动触觉背心。该触觉表达装置由无线通信模块、振

2、动电机控制模块和振动触觉表达模块等部分组成。通过无线通信模块接收到振动电机的控制参数，发送给由ARM7平台构成的振动电机控制模块。在ARM7的嵌入式操作系统uC／oS．II下对振动电机的控制命令进行解码，然后产生48路PWM方波信号驱动由8×6共48个振动电机阵列构成的振动触觉表达模块。目前，对触觉的视觉化机理以及触觉感知特性缺乏深入认识，研究者只定性分析出一些影响触觉感知的物理因素，如触觉刺激方式、刺激频率、刺激空间分布和作用力的方向等，还无法准确给出触觉感知与这些因素之间的关系模型。为了更好地研究人的触觉感知特性，本文在

3、振动触觉背心的软件、硬件实验平台上，通过心理物理学实验，定量的研究了常用振动参数，包括振动点同时振动、依次振动、分布方式、振动强度、振动时间、振动点个数等参数对长度感知、正方形面积感知的影响。得出了对长度感知、正方形面积感知影响显著的参数，以及相互的数值关系等结论。这些结论可以为提出合理而有效的振动触觉编码方式，表达丰富的图形图像信息提供重要的实验依据。关键词：振动触觉背心嵌入式ARM7弘C／OS．II振动触觉感知实验东南大学硕士学位论文ⅡABSTRACl’ABSTRACTHapticsenseisallimportants

4、ensingchannel．Ontheonehand，thehapticsenseisallimportantchannelofvisuallyimpairedpersonstoobtaininformation；ontheotherhand，ithasuniqueadvantagescomparedtoothersenses．Thehapticsenseearlnotonlyrealizethefullrangeofperception，buteasilyexpresssomespecialandcomplexinform

5、ationinthespecialcases．ThispaperdesignsavibrotactilevestandmakesexperimentsofvibrotactileencodingsupportedNationalNaturalScienceFoundationproject．Theresultshowstheeffectofvibrationparametersonthevibrotactileperception．·Accordingtothecharacteristicsofinformationvibr

6、otactileexpression，thispaperdesignsacompactandportablevibrationtactilevesttakingintoaccountthepracticalityandeconomy．Thisdeviceiscomposedofthewirelesscommunicationmodule，thevibrationmotorcontrolmodule，andthevibrotactileexpressionmodule．Vibrationmotorcontrolcommands

7、aresenttothecontrolmodulebytheARM7platform，anddecodedintheembeddedoperatingsystempC／OS-II．Then，48PWMsignalsareproducedtodrivethevibrotactileexpressionmoduleconsistingof8×6arrayofthe48vibrationmotors．Atpresent，researcherslackthedeepunderstandingofthemechanismoftacti

8、ledisplay．Theyonlyqualitativeanalysisofsomefactorsthataffectthetactile，suchasthetypeofstimulation，thefrequencyofstimulation,aswellasthespatialdis