一种虚拟环境温度触觉再现仿真系统设计

分析了温度触觉感知特性,提出了手指和物体接触时各自表面的温度变化过程,结合单热源温度触觉再现装置设计了一种基于三维力反馈手控器的虚拟环境温度触觉再现仿真系统。手控器可控制虚拟手的动作,对虚拟物体进行温度和力的感知。仿真系统中能再现手指与不同热属性物体接触时的温度变化和力变化,且视觉效果逼真,体现了温度触觉再现的实时性和有效性。

多热源温度触觉复现装置的设计与实现

设计了一种能提供真实感的、基于物理意义的温度触觉复现设备.首先研究了人体与各种不同材质物体之间接触过程的传热过程,据此设计了一个可通过控制珀尔贴表面温度的变化来模拟这一过程的装置.该装置复现部分是由4个15 mm×15 mm的珀尔贴构成的4个独立热源,在温度控制部分增加了反馈和接触检测电路.系统能实现较高的升降温速率,通过对表面温度实时精确控制,可复现各种不同的温度变化曲线.在此基础上提出了一种创新的、基于温度补偿曲线的方法来模拟人手指触摸不同材质时的感觉.多热源复现装置小巧灵活,将来可方便地集成于机器人灵巧手上.最后,通过一系列的温度触觉复现实验,证明了本装置的有效性.

物体表面热属性温度触觉识别实验研究

采用所研制的温度触觉传感器进行了材料热属性识别研究,温度触觉传感器由恒温元件保持传感器恒温,由测温传感元件检测接触面的温度信号,基板为传感器提供支架.分析了基于温度触觉的物体表面热属性识别方法机理,认为不同形态的物体表面可等效为光滑物体与薄空气层组成的表面空气层模型.对不同表面形态和不同材料被测物体的温度触觉热传导进行了仿真和实验.测试实验结果表明,所研制的温度触觉传感器能较好地识别不同热属性的物体,对不同表面形态的大理石也有较好的识别效果.表面空气层模型能较好地解释表面形态对温度触觉结果的影响.

温度触觉传感器的材质识别仿真研究

采用温度触觉传感器对材质进行识别研究,介绍了一种基于热传导原理的材质识别方法,利用ANSYS软件对温度触觉传感器在不同温度差、不同基板材料和不同被测物体材料不同情形下的热传导进行了仿真实验。仿真结果表明:温度触觉传感器可用于识别吸热系数偏低的材料,接触温度可作为材质识别的一个重要判据。

温度触觉表面形态识别

针对不同接触表面形态的热传导特性,采用温度触觉传感器进行了表面形态的识别分析.讨论了表面形态对接触热传导的主要影响因素,对不同条纹间距、不同条纹深度、不同条纹占空比表面下传感器的温度触觉响应进行了ANSYS仿真,得到了传感器的温度响应规律.仿真分析表明:条纹深度d、条纹占空比p是表面形态的主要识别因素,对于温度分辨率为0.1℃的传感器,对d的分辨率可达到0.33mm,在p小于0.7的范围内对p的分辨率可达到0.1.并对波纹、粗糙、光滑3种表面形态进行了试验与仿真对比.结果表明,采用的温度触觉传感方法能较好地识别物体表面形态差异.

温度触觉复现装置抗干扰算法研究

利用热网络模型方法对帕尔贴系统进行建模。在实际应用中,帕尔贴系统常受到模型参数不确定性、外部扰动等未知干扰的影响,影响系统性能。为了使系统具有更好的扰动抑制效果,首先,前馈控制环节,在存在参数摄动和外部扰动的情况下,针对帕尔贴温度控制系统设计了广义比例积分扰动观测器以估计扰动数值;然后,反馈环节,基于反馈线性化技术,利用输出设计反馈控制器;最后将前馈环节的扰动估计值补偿给反馈环节,设计复合控制器。通过严格的实验分析,验证了设计的复合控制器能够提升系统的扰动抑制能力。

基于光纤光栅的温度触觉粗糙度识别方法

为对物体表面不同粗糙度进行辨别,采用光纤光栅(FBG)为核心传感原件构建触觉传感器,将其埋置于硅橡胶中进行温度触觉传感识别;分析了粗糙度对温度传感的影响并进行实验验证。实验结果表明,此方法可以用于粗糙度识别。对于金属物体,收敛时间t_(end)=399.8 s时,温度-粗糙度灵敏度K_(Ra)=0.019 9℃/μm;对于非金属物体,收敛时间t_(end)=299.8 s时,温度-粗糙度灵敏度K_(Ra)=0.012 0℃/μm。此方法可应用于触觉传感领域,有广阔的应用前景。

高考生物热点专题复习--以2021年诺贝尔生理学或医学奖“温度与触觉受体”为例

以2021年诺贝尔生理学或医学奖为例,进行高考热点专题复习。通过相关生物学试题分析,以期帮助学生对温觉、痛觉的产生以及相关受体的作用机理有个基本的理解,同时引导学生关注生物科技进展和社会热点问题,实现从“解题”向“解决问题”的转变。

临床医生能否获得诺贝尔奖?从两位外国科学家获得诺贝尔生理学或医学奖说起

有感于两位美国科学家在温度和触觉敏感性瞬时受体电位研究上获得了2021年诺贝尔生理学或医学奖。本文指出我国临床医生应该从临床研究出发,到实验室进行深入的持久的实验研究,从疼痛性疾病发病的分子生物学机制揭示发病的原理,从而根治疼痛顽症。