王爽 吴兵 刘倩

摘要：提出了一种面向视触融合人机交互的三维柔性触觉传感器以及相应的触觉采集软硬件装置，用于采集真实物理操作过程中的触觉力信息。该触觉传感器由前、左、右3面组成，可佩戴在人手指尖部位并捕捉抓取过程中的触觉信息。通过实验测量，该传感器的测量范围是0～20N，检测精度为0.1N，平均响应时间为23.8ms，能够提供实时、高精度的触觉信息采集。

关键词：柔性触觉传感器;触觉互联网;虚拟现实

Abstract：Aflexible3Dhapticsensorandthecorrespondingsignalacquisitionsoftwareandhardwaretocollecttactileinformationduringrealphysicaloperationareproposed.Thetactilesensorconsistsofthefront，left，andrightsides，whichcanbewornatthefingertipsofthehumanhandandcapturethetactileinformationduringgrasping.Throughexperimentalresults，thesensorcanrangefrom0to20Nwithadetectionaccuracyof0.1Nandanaverageresponsetimeof23.8ms，whichenablestoprovidereal-timeandhigh-precisionhapticacquisition.

Keywords：flexiblehapticsensor;tactileInternet;virtualreality

1触觉通信的发展

早在1948年，美国Arogonne国家实验室开发的用于核反应堆操作的机械式力矩反馈主-从系统开创了遥操作研究的先河。随后，美国Utah大学开发了具有高保真力反馈的主-从遥操作系统，用以完成多种海底精细作业任务[1]。日本港湾空港技术研究所也研制了水下作业工程机械力反馈遥操作系统，使水下作业的效率基本达到了陆地水平[2]。2010年，日本庆应义塾大学成功研制了触觉钳子手术机器人，并通过小鼠肝脏组织剥离实验证实：该触觉钳子能够实现在医院的楼宇范围内高性能的触觉传递，使医生在远离“患者”的位置也能清晰地感觉到钳子与活体组织间微弱的触感[3]。近年来，随着中国空间站计划、“嫦娥”探月计划、“蛟龙”深海潜水器等项目的启动实施，有触觉传递功能的机械臂也正逐渐获得更密切的关注。可以看出，触觉通信技术目前在医疗外科、水下勘探、军事排雷等各个领域的应用不断增加，这使得人类用户可以在安全距