许明西，何汉武，吴悦明，邹序焱，陈友滨

广东工业大学 机电工程学院，广州 510006

1 引言

虚拟现实技术是以人为中心，通过计算机建立一个再现人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官虚拟世界的技术。在理想的虚拟世界中，人能够获得来自真实世界中的各种感受，当前的虚拟现实主要是视觉和听觉的虚拟呈现，而触觉和嗅觉的虚拟呈现与现实有较大差距。触觉是皮肤的基本感觉之一，绝大多数动物拥有遍布全身的触觉器官。狭义的触觉是指外部轻微刺激作用于皮肤触觉感受器所引起的肤觉。广义的触觉还包括外部作用力使得皮肤变形所引起的肤觉，即压觉，亦称为“触压觉”[1]。触觉的分类有很多，本文讨论的热触觉属于触觉中的一种。

虚拟现实技术对当前教育起到重要的推动作用[2-3]。其中，虚拟实验的推广弥补了真实实验中原材料不足、设备成本高、危险实验依靠演示等缺陷。如化学实验中，减少了实验材料的浪费，提供了对实验现象的另一种表现形式。虚拟实验的使用效果依靠对视听触嗅等多通道信息的再现。当前虚拟实验都表现为视觉呈现和交互操作，对触觉再现主要是力反馈[4]和振动电机提供的振动反馈[5]。触觉由于其传输的形式不同于视觉，在虚拟世界中的触觉感知必须来源于真实世界的触觉感受。目前，市场上已有部分以数据手套形式出现的热触觉再现产品，如PowerClaw、Senso、HaptX 等，但都通过手部皮肤直接接触制热源，只能对手部产生热刺激，该类产品存在热触觉感知区域有限、成本高、硬件配置要求高等缺点，且不是针对虚拟实验场景而设计的产品。……