压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置研究

摘要

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题，提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先，分析人体指尖曲面特征，设计多接触面的气动压觉反馈装置，包括中央、指尖、两侧共计4个气室；然后，设计电极阵列模块，采用电刺激实现滑觉、粗糙度的反馈，建立人体阻抗模型确定供电电压等电刺激参数，并通过仿真验证；最后，采用柔性材料分别打印制作气动压觉执行器和电极阵列，集成的触觉反馈装置质量为14.8 g,尺寸为40 mm长、30 mm宽。实验结果表明，气动压觉反馈装置的线性度较高、迟滞小，单腔力反馈最大为12 N;电刺激装置的粗糙度识别准确率达到100%,滑觉粗糙识别率超过80%。设计的装置可以同时提供给用户指尖精确的压觉、滑觉以及粗糙度的触觉反馈，并且质量轻、体积小、反馈力大，对多模态触觉反馈装置具有一定的参考价值，有应用于脑卒中患者康复训练的潜力。

关键词

触觉反馈 / 电刺激 / 气动压觉反馈 / 多模态

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51975451)