【摘 要】
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移动终端作为新兴的人机交互接口,越来越多地在人们的工作和生活中使用,但目前人机交互方式主要集中在视听觉,能提供的力触觉感受有限。将力触觉再现技术与移动终端产品有机
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移动终端作为新兴的人机交互接口,越来越多地在人们的工作和生活中使用,但目前人机交互方式主要集中在视听觉,能提供的力触觉感受有限。将力触觉再现技术与移动终端产品有机结合,能让操作者触摸、感知和操纵虚拟物体,实现对虚拟环境的主动探索,进一步提高人机交互的质量,具有广阔的市场价值和应用前景。本文主要研究面向移动终端的纹理触觉和柔顺性建模与再现方法,借助实验室研制的笔式力触觉再现装置,在移动终端上实现纹理粗糙度和物体柔顺性的力触觉再现。主要内容包括三个部分：(1)笔式力触觉再现装置中压电致动器的振动特性测试分析。通过触觉感知实验研究压电致动器产生的振动特性,分析了振动刺激与纹理触觉特征的对应关系,为纹理粗糙度触觉表达建模提供实验依据；(2)纹理粗糙度振动触觉建模与表达方法研究。从纹理图像中提取出纹理客观特征,按照空间周期大小将纹理分为精细纹理和粗糙纹理,然后结合人手在触摸屏上的滑动速度,分别建立精细纹理和粗糙纹理的粗糙度感知模型,并通过调节压电致动器的振动模式、振动幅值和振动频率,产生振动触觉刺激,模拟接触纹理表面的粗糙感。(3)移动终端上的纹理粗糙度和柔顺性力触觉表达系统设计与实现。在基于Android平台的移动终端上搭建虚拟力触觉交互系统,系统借助OpenGL ES2.0渲染技术实现柔性物体的形变渲染,用力触觉交互笔中压电致动器的振动表达纹理粗糙度,用磁流变液执行器的力反馈表达柔性物体的柔顺性。本文的研究重点和创新在于：(1)研究了压电致动器的振动特性与纹理特征的对应关系；(2)提出了基于振动的纹理粗糙度再现模型和触觉表达方法；(3)在移动终端系统中同时实现纹理粗糙度和物体柔顺性的力触觉再现。
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