电触觉的皮肤神经机理仿真及实验验证

摘要：

触觉学已经在很多领域得到应用,如遥控机器人、手术机器人、假肢、娱乐交互界面以及虚拟现实技术等,以此来增强人对机器或者虚拟物体的操作性.电触觉是现在主要的触觉再现措施,即通过改变恒流/恒压电脉冲的频率、脉宽、强度以及脉冲方向等因素,让人产生不同的触觉感.首先通过人体皮肤神经的建模推导出激励函数,并进行仿真研究,通过改变施加在电刺激阵列的电脉冲方向和强度,设计能分别刺激皮下3种刺激感受器(Meissner触觉小体、Merkel触盘、Pancinian环层小体)的实验范式,同时进行了心理物理学实验.10位受试者参加了实验,对食指进行电触觉刺激.正脉冲时采用不同频率(10、30、70、90 Hz)的电脉冲进行刺激,让受试者产生不同级别的振动感；负脉冲时采用不同脉宽(150、200、250、300 μs)的电脉冲进行刺激,让受试者产生不同级别的压力感.受试者对振动和压力的感觉强度进行主观判断.统计结果表明,该模型下的实验模式能够使触觉强度分级平均识别率高达80％以上,同时可通过对刺激电极分布以及电流大小的分析,找到最佳的刺激模式,保证最佳的触觉再现.

关键词：触觉学、电触觉、电刺激、皮肤神经、心理物理学实验

所属期刊栏目：33

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划2011CB013305;国家自然科学基金51075265

在线出版日期：2014-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：22-27