10、远程存在中电触觉与力反馈显示的集成探索

远程存在中电触觉与力反馈显示的集成探索

1. 引言

远程存在技术让我们能通过机器人系统与远程或虚拟环境中的人或物体进行交互。随着人们希望将自身的感知和交互能力延伸到远程，这项技术在全球范围内得到了广泛传播。在远程存在技术里，能向手部提供触觉反馈的触觉显示机器人系统至关重要，它能让我们触摸到远程的人或物体。缺乏触觉反馈会降低交互的真实感和互动性，因此当下对触觉显示的需求日益增长。

触觉反馈根据获取感官信息的受体可分为两类：
- 触觉（皮肤）反馈：由距离皮肤表面几毫米深处的机械感受器获取。
- 力（或运动觉）反馈：由肌肉、肌腱和关节中的本体感受器获取。

基于人类的感知特性，同时提供这两种触觉反馈是很合适的。特别是对于灵巧操作，空间分布的触觉反馈是必要的。空间分布的触觉反馈和力反馈分别有助于我们感知物体的位置和提高手部运动的稳定性。例如，握住一支笔时，我们可以用指尖捏住它并感受到反作用力，同时通过触觉确定笔的位置。

目前已开发出一些触觉界面，但由于触觉反馈不足，它们并不适合灵巧操作。传统界面的触觉显示仅能提供物体的象征性“接触”感觉，我们无法在指尖感受到物体。没有位置信息，操作笔等小物体是很困难的。近年来，一些能提供物体空间分布触觉的系统被提出，但这些系统体积过大，限制了手指操作物体所需的工作空间，使捏取等操作变得复杂。

为了开发适合灵巧操作的触觉显示，我们总结了用于灵巧操作的触觉反馈显示的要求：
1. 显示应提供高度逼真和直观的触摸感觉，不仅要提供接触感觉，还要提供人类能感知的空间分布触觉。
2. 显示应为紧凑的主体，不侵犯手指的工作空间。紧凑的显示在实施过程中比笨重的显示有更多优势，且有助于简化与力反馈