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触觉显示技术是国内外研究的重点和热点。射流触觉是一种新型的触觉显示技术,具有温和舒适,易于形成多维度融合触觉等特点。然而,现有射流触觉显示装置存在分辨率低,系统响应缓慢等问题。针对上述问题,本文研制了一种直角坐标式射流触觉显示装置,并实验验证了装置的显示效果。 论文的主要内容包括: 1.方案设计。阐述了触觉显示技术的国内外发展现状和课题背景及意义,论述了触觉显示的机理,并深入分析了现有触觉装置的优缺点,进而提出了通过直角坐标轴上线性运动控制射流喷嘴实现射流触觉显示的方案,并通过数学模型论证方案可行性。 2.结构设计。设计了装置的总体结构,并根据系统功能需求完成了动力传动、水泵和射流喷嘴的设计,同时对装置进行减振降噪优化。 3.电路设计。设计了伺服电机驱动信号的电平转换电路、水泵的数字降压电路、电源模块电路及信号采集电路,并对电路抗干扰优化以提高系统稳定性,同时对电路板散热性能进行改善。 4.软件设计。完成了包含上位机和下位机程序的控制系统设计,其中在上位机程序中采用脉冲插补技术实现图文信息的坐标映射,然后在下位机程序中编写了WinCE6.0操作系统下的装置流驱动及基于对话框的装置操作界面。并且在流驱动中采用多线程及中断技术,以提高系统资源的利用率。 5.系统联调。完成了对装置的各模块调试及整机联调,实现了模块参数最佳。调试结果表明,装置满足射流触觉显示的基本功能需求。 6.实验研究。设计了形状识别和“皮肤语言”实验,以验证装置显示效果。实验结果表明,本文设计的装置能够清晰地传递触觉图文信息。