可穿戴皮肤拉伸感知反馈设备设计(3)
1.2.2 国内研究现状 国内对于触觉反馈的研究起步较晚，仍处于起步阶段，国内该领域的研究机构主要集中在高校，目前为止，仅有清华大学、山东大学、东南大学、浙江大学、上海交通大学等少数几所高校展开了相关领域的研究。 山东大学的陈成军等人设计了一个基于触觉反馈的虚拟装配系统，并将其应用到了三文软件的装配过程中[17 ]。东南大学的李建清等人研制了一套具有实时触觉反馈作用的人机接口，该接口可以向操作者提供虚拟物体的柔性、刚度、细节纹理等信息[18] 清华大学的吴方芳等人建立了一种研究足部振动对受试者平衡控制能力影响实验测试平台，用以分析振动刺激对人体平衡能力的影响 。浙江大学的冀晶晶等人围绕柔性的柔性机械结构的实时力反馈，对触觉反馈的数学建模、硬件交互以及应用等方面展开了研究[20]。
1.3 论文的主要内容 根据目前国内外的研究成果，以及触觉反馈的局限性，本文将在皮肤拉伸触觉反馈方向上进行初步的研究工作，其中包含了原型机的制作以及原型机与皮肤组成系统的系统建模。 本文将设计并制作一种新型的皮肤拉伸反馈设备原型机，并将该原型机应用于手腕位置，通过实验测量人体前肢对于不同频率输入信号的响应，以确定手腕皮肤-拉伸设备组成系统的固有频率。 本文并不急于建立一整套拉伸触觉反馈理论，而是将在技术上首先实现皮肤拉伸这一关键技术，该技术在后续的研究中可以用于步态训练的触觉反馈环节。由于本文中的反馈设备引起触觉的原理与传统的振动反馈设备不同，该设备将为后续的拉伸触觉反馈研究奠定功能基础，并为后续的步态训练反馈方式研究提供指导。 将进行的具体实验内容如下：
（1）查阅国内外大量文献，了解触觉反馈的发展历程、发展现状、人体感知背后的生物学原理以及现有反馈存在的问题，同时指出本课题研究的背景及意义。
（2）对皮肤与反馈设备组成的系统进行理论分析，建立这一系统的机械模型
。 （3）设计一种新型的拉伸触觉反馈设备，并通过加工多种不同材质、不同厚度外壳的方式，制作出5个质量不同的反馈设备原型。由于该设备需要应用于多个人体部位，设计过程始终遵循小型化、轻型化、便于安装的原则。 （4）设计该反馈设备的控制电路，并根据线性变频驱动信号设计控制程序，以驱动整个设备按照低频到高频的顺序，以线性变频的方式进行往复运动。
（5）在人体手腕部分运用该设备，使用 5 个不同质量的反馈设备模型进行 5 次实验。实验过程中使用高速相机，拍摄反馈设备工作时的运动细节，用于记录设备位移-时间关系。
（6）运用 MATLAB对高速相机捕捉到的图像进行处理，通过图像识别的方式，从拍摄的图像中得到位移-时间关系，并将其与输入信号频率-时间关系进行比较，得到位移-频率的关系，记录下最大的位移值以及对应频率。
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