基于ARM與CPLD的信息振動(dòng)觸覺(jué)顯示系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、THESYSTEMOFVIBROTACTILEDISPLAYANDPERCEPTIO|NEXPERIMENTRESEARCHBASEDONARMANDCPLDADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSchoolofInstrumentScience&EngineeringSoutheastUniversit

2、yJune2013摘要摘要觸覺(jué)是除視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)之外最重要的一種知覺(jué)形式，是人體重要的但目前仍未被充分利用的信息傳輸通道。如何充分利用多種感知能力，使人能夠全面快速的獲取各種信息，已經(jīng)成為當(dāng)前人機(jī)交互領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金課題為背景，設(shè)計(jì)了基于微型振動(dòng)電機(jī)的振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)裝置，并在此裝置上進(jìn)行了對(duì)三維圖形的振動(dòng)觸覺(jué)編碼方式的實(shí)驗(yàn)，定量地研究了常用振動(dòng)刺激參數(shù)對(duì)三維圖形觸覺(jué)感知的影響，并初步提出一種符合人觸覺(jué)感知特性的振動(dòng)觸覺(jué)編碼方

3、法。本文設(shè)計(jì)了一種體積小巧、方便攜帶、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)裝置。該觸覺(jué)表達(dá)裝置由振動(dòng)電機(jī)控制模塊和振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)模塊兩部分組成。上位機(jī)將振動(dòng)電機(jī)的控制編碼指令通過(guò)串口傳遞給電機(jī)控制模塊，電機(jī)控制模塊采用ARM輔助CPLD作為核心控制單元，對(duì)接收到的振動(dòng)電機(jī)的控制命令進(jìn)行解碼，并產(chǎn)生出400路PWM方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)由2020共400個(gè)振動(dòng)電機(jī)陣列構(gòu)成的振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)模塊。目前研究者只定性分析出一些影響觸覺(jué)感知的物理因素，如觸覺(jué)刺激持續(xù)時(shí)間、刺激

4、間隔時(shí)間、刺激強(qiáng)度和刺激部位等，還無(wú)法準(zhǔn)確給出觸覺(jué)感知與這些因素之間的關(guān)系模型。為了更好地研究人的觸覺(jué)感知特性，本文基于振動(dòng)觸覺(jué)表達(dá)裝置，通過(guò)心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，定量的研究了常用振動(dòng)刺激參數(shù)，包括振動(dòng)點(diǎn)同時(shí)振動(dòng)、依次振動(dòng)、振動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)間隔時(shí)間等參數(shù)對(duì)三維圖形感知的影響，并得出了對(duì)三維圖形感知影響顯著的振動(dòng)編碼方式和參數(shù)，以及后續(xù)研究的參考結(jié)論。這些結(jié)論可以幫助振動(dòng)觸覺(jué)感知在表達(dá)豐富的圖形圖像信息上提供重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。關(guān)鍵詞：