人工触觉的现在与未来

人工触觉的现状与未来（五）5.触觉外观关于触觉体验创立的另一个观点是，它们应当是真实世界的外观，可以被人类主动探寻，从而构建实时的动觉和皮肤对系统。理想情况下，这种触觉外观感觉就像环境中的大自然物体，除了它们可以给定转变形状，机械性能和表面纹理。由于传感器和执行器的尺寸和重量的容许，这种理想无法极致地构建。

然而，通过精妙地用于材料特性和掌控以及感觉幻觉结合，几种方法正在成熟期并且正在经常出现以产生高度引人注目的外观表明。5.1、插槽阵列修复外观的传统方法是掌控以二维阵列布置的插槽的横向偏移。

由于线性致动器，这种图形一般来说仅限于2.5维形状-触觉图像中的每个“像素”是附收到线性致动器的物理售，线性致动器可以上下移动以呈现出2.5维形状。各种技术方法已应用于驱动：具有丝杠，转动伺服系统，气动执行器和形状记忆合金的直流电机。

对于这些显示器中的大多数，大量致动器意味著形状掌控主要牵涉到将所须要形状下取样到显示器的分辨率并适当地定位每个元件。聪慧的多电路机构基于布置在双层方形网格中的可弯曲链节，并且可成形对象用于平行的刚体结构，其运动学被优化以呈现出诸如圆柱体和球体的基本形状。对于由沿阵列的行和列排序的液压致动器构成的插槽显示器，界面的分辨率可以更为不切实际地减少，因为致动器的数量线性地图形而不是与阵列的大小完全一致的多项式。

通过更加非常简单的致动构建感官的横向偏移的另一种方式是用于压电双晶片纵向倾斜售。虽然每个针剪切（与长时间偏移忽略）皮肤，但是所产生的突发事件场可以感觉像长时间偏移。早已用于大型显示器（例如，图6）检查了交互技术和应用于，重点在于反对远程协作。

然而，用于插槽方法的形状表明依然受到其2.5维性质的容许，并且由于它们的致动器的尺寸，它们一般来说是大型的台式设备。5.2、可变形的外壳装置可以必要掌控表面的形状，而不是用销的主体填满形状的体积。这是可变形外壳流形背后的点子。用作创立可变形外壳的尤其有前景的方法是通过硬机器人中常用的致动方法：气动。

例如，气动硬填充致动器可以通过单个DoF展开简单的形状变化。粒子阻碍可用作掌控机器人的段的刚性以瞄准段，容许运动或形状变化。颗粒阻塞和气动复合材料可用作新的人机界面。

在名义上平缓的表面上的颗粒阻塞单元的人组以及从下方产生的空气压力可以产生具备高效率和产于的几何形状和机械性质的表面（图7）。5.3、星型摩擦表面鉴于表面的形状，我们如何掌控它的感觉？在销阵列和可变形壳的例子中，可以必要掌控表面的刚性。

但是，纹理和摩擦对于表明细致的表面也很最重要。近年来，这早已通过调节表面摩擦来构建，当皮肤（一般来说是指尖）在表面上滑动时，表面摩擦有效地表明出有变化的剪切力（图8a）。这些显示器通过以低（超声波）频率振动板来转变人的手指和板之间的摩擦。

当板振动时，手指和板之间的摩擦力大大高于板惯性时的摩擦力。振动频率（几十千赫兹）充足低，人们无法必要听见或感觉到它们。

测量手指认识表面的方位和速度使得需要调节摩擦以在表面上表明墙壁，纹理等。调节摩擦的另一种方法是用于转变的静电力（图8b）。

这里，手指和表面之间的法向力各不相同静电力的吸引力，静电力的强度足以在垂直表面的方向上感觉到，但是不足以转变有效地摩擦以表明类似于的墙壁和纹理。效果一般来说不如振动那么强劲，但静电具备不用于移动部件的优点。在这些方法中固有的是必需通过手指主动探寻表面，并且表面仅有通过抵抗指尖运动才能力学系统能量。有一种方法可以主动推展手指，类似于传统的动觉触觉设备所做到的事情：执行器在手指下方纵向移动板，同时摩擦力很高，给手指产生力。

由于纵向运动无法总有一天持续，因此可以通过用于超声波振动或静电技术减少摩擦并将板新的定位到其完整方位来重置系统，打算再度向手指表明。将来，这种效果有可能通过精妙的材料微观结构设计被动地构建。

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