本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，由測(cè)量裝置、運(yùn)動(dòng)控制和信號(hào)記錄處理系統(tǒng)組成。測(cè)量裝置沿三正交坐標(biāo)配置三套由電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的滑動(dòng)及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，Z軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)所連接的面板上固定有微調(diào)兼過載防護(hù)結(jié)構(gòu)和覆蓋仿生皮膚的陣列式多軸力傳感器，該傳感器和傳動(dòng)單元分別與PC機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸。本平臺(tái)能準(zhǔn)確模擬皮膚與紡織品等紋理表面間的接觸、摩擦過程。該模擬測(cè)量平臺(tái)可以同時(shí)測(cè)量及分析在不同運(yùn)動(dòng)速度(恒速或變速)、運(yùn)動(dòng)方式下的多向摩擦力、壓力變化，表征接觸、滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；也可用于測(cè)量不同環(huán)境下皮膚與不同種類、結(jié)構(gòu)、材料的紡織品間的紋理接觸信息；測(cè)量精度高，重復(fù)性和可比性好。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，屬于紡織測(cè)量
，特別是紡織面料的紋理觸覺表征領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
紋理觸覺指當(dāng)皮膚按壓在物體表面來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由物體表面刺激皮膚并誘發(fā)組織內(nèi)觸覺感受器所產(chǎn)生的多維觸覺感覺。通過紋理觸覺，我們可以感知紋理的走向、深度和表面彈性、熱學(xué)信息等，對(duì)物體的性質(zhì)作初步判斷。多年來，在人機(jī)交互領(lǐng)域的研究中人們主要關(guān)注視覺和聽覺，而忽略了其他感覺形態(tài)。隨著發(fā)展和應(yīng)用觸覺理論的需要，諸如虛擬觸覺在游戲產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療及航空航天訓(xùn)練領(lǐng)域的部分實(shí)現(xiàn)，要求虛擬觸覺再現(xiàn)物體的表面質(zhì)地。紋理觸覺信息的檢測(cè)和表征是技術(shù)基礎(chǔ)。織物是一種片狀柔性纖維集合體，表面紋理特征豐富，具有多尺度、多維性和多屬性特點(diǎn)，在皮膚接觸作用下極易變形，產(chǎn)生柔軟、硬挺、光滑、粗糙等多類紋理觸覺屬性。當(dāng)皮膚接觸織物表面時(shí)，紋理觸覺刺激信息不僅與織物表面的多尺度紋理形貌特征有關(guān)，且依賴于作用力的大小，隨接觸狀態(tài)而動(dòng)態(tài)變化，在接觸域內(nèi)對(duì)皮膚產(chǎn)生不同強(qiáng)度和頻率的多維動(dòng)態(tài)分布刺激。紋理觸覺信息源于皮膚接觸織物表面時(shí)的相互作用，是分布于接觸域內(nèi)的動(dòng)態(tài)刺激信息。因此，紋理觸覺信息的表達(dá)至少需要一個(gè)能同步記錄一定離散位置信息的儀器和表征方法。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)皮膚/紡織品實(shí)際接觸時(shí)紋理刺激信息的測(cè)試裝置研究并不多見，已公開的大多數(shù)紋理測(cè)量裝置測(cè)量物體表面的幾何紋理信息。如果僅織物表面的紋理形貌，比較成熟且已商業(yè)化的測(cè)試系統(tǒng)是KES-F測(cè)試系統(tǒng)，它是日本Kawabata研究開發(fā)的織物風(fēng)格儀，該實(shí)驗(yàn)儀主要考查探針在恒定輕載荷(O.1N)接觸作用下的織物一維形貌輪廓，即采用模擬人手單條指紋的矩形鋼絲環(huán)在織物表面相對(duì)滑動(dòng)，得到反映織物表面形貌的一維剖面曲線；中國(guó)專利(專利公開號(hào)CN100464151C物體表面紋理檢測(cè)方法及其傳感器)，聲明采用嵌有PVDF壓電材料的觸頭滑過物面時(shí)記錄壓力信號(hào)，從中提取幾何粗糙度、不平整度等表面紋理統(tǒng)計(jì)特征，表征物面的紋理信息，但PVDF壓電測(cè)量的動(dòng)態(tài)敏感性僅能捕獲一定頻率下的壓力信號(hào)。并且，這兩套裝置在測(cè)試過程中給予恒定壓力，目標(biāo)為記錄物體表面的紋理形貌輪廓，忽略了人皮膚接觸、滑過織物等紋理表面時(shí)接觸壓力的動(dòng)態(tài)性和機(jī)械刺激信息的空間分布性，不能反映人體主要紋理觸覺感受器同時(shí)接收到的不同刺激信息特征，而紋理觸覺是這些空間域內(nèi)的刺激信息在人體觸覺神經(jīng)系統(tǒng)的整合。另外，中國(guó)專利(專利公開號(hào)CN101344374)《紋理測(cè)量裝置和方法》，該裝置采用裝配三個(gè)獨(dú)立傳感單元(兩個(gè)應(yīng)變片、一個(gè)PVDF壓電薄膜)的探針與物體表面接觸并移動(dòng)，分別記錄作用于該探針上的摩擦力、接觸力及其變化，計(jì)算摩擦系數(shù)和表面力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。該裝置雖然能檢測(cè)接觸過程中摩擦力、接觸力的變化，但探頭與織物表面是點(diǎn)接觸，運(yùn)動(dòng)軌跡呈線性，不能反映織物表面紋理特征在接觸過程中相互作用形成的空間刺激信息。總之，傳統(tǒng)接觸式紋理信息測(cè)量裝置要么測(cè)量物體的一維靜態(tài)形貌特征，要么通過接觸合力間接測(cè)量紋理觸覺信息，沒有真實(shí)測(cè)量和表征接觸過程中紋理間相互影響而形成的動(dòng)態(tài)分布式觸覺刺激信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，從而能準(zhǔn)確模擬皮膚/紡織品間的接觸、摩擦作用過程。為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案是提供了一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，其特征在于包括底座，立柱設(shè)于底座上，在底座的表面設(shè)有沿左右移動(dòng)的X軸滑槽導(dǎo)軌或沿前后移動(dòng)的Y軸滑槽導(dǎo)軌，在X軸滑槽導(dǎo)軌及Y軸滑槽導(dǎo)軌內(nèi)分別設(shè)有由X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的X軸滑塊絲桿組件及由Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Y軸滑塊絲桿組件；當(dāng)?shù)鬃谋砻嬖O(shè)有X軸滑槽導(dǎo)軌時(shí)，Y軸滑槽導(dǎo)軌固定在X軸滑塊絲桿組件的X軸滑塊上；當(dāng)?shù)鬃谋砻嬖O(shè)有Y軸滑槽導(dǎo)軌時(shí)，X軸滑槽導(dǎo)軌固定在Y軸滑塊絲桿組件的Y軸滑塊上；用于固定紡織品試樣的X-Y平面面板固定在Y軸滑塊或X軸滑塊上；在X-Y平面面板的上方設(shè)有固定在立柱上的Z軸滑槽導(dǎo)軌，在Z軸滑槽導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有由Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Z軸滑塊絲桿組件，Z向面板固定在Z軸滑塊絲桿組件的Z軸滑塊上，在Z向面板上設(shè)有微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)；微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)包括與Z向面板連接固定的連接塊，音圈電機(jī)的一端連接連接塊，在其另一端上設(shè)有三軸力傳感器，在三軸力傳感器的下端配置仿生皮膚；遠(yuǎn)端的PC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、Z軸電機(jī)及音圈電機(jī)的動(dòng)作，控制系統(tǒng)還連接三軸力傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是(I)配置的微調(diào)兼防過載結(jié)構(gòu)，通過音圈電機(jī)的高頻精密調(diào)節(jié)，不僅自動(dòng)避免傳感器承受過載或Z軸運(yùn)動(dòng)操作失誤等導(dǎo)致傳感器損壞事故的發(fā)生，且配合Z軸絲桿實(shí)現(xiàn)接觸位置的粗調(diào)和微調(diào)，以及模擬常壓或壓力隨紋理形貌變化的滑動(dòng)接觸；( II)配置仿生觸頭，由覆蓋仿生皮膚的陣列式觸覺傳感器構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)模擬紋理觸覺評(píng)價(jià)時(shí)的皮膚觸覺感受器的多點(diǎn)同步三維力測(cè)量，測(cè)試精度、分辨率高，完全滿足皮膚/紡織品間的紋理觸覺刺激信息測(cè)試要求；(III)三維運(yùn)動(dòng)控制卡獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的三軸可同步或獨(dú)立以不同速度運(yùn)動(dòng)，使置于水平面板上的紡織品試樣能同時(shí)或分別進(jìn)行前后、左右的往復(fù)式和任意曲線式移動(dòng)，即相當(dāng)于測(cè)試觸頭可以與紡織品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)式的接觸，滿足實(shí)際人體皮膚與紡織品的多方向動(dòng)態(tài)接觸；(IV)測(cè)試過程自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)單易行，直觀明確，α)通過安裝在PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集與分析界面操作系統(tǒng)精確控制并實(shí)時(shí)顯示仿生皮膚與紡織品試樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，(ii)自動(dòng)分析并顯示紋理觸覺信息的表征參數(shù)值和分布模式，(iii)在三個(gè)絲桿軸向運(yùn)動(dòng)軌道槽中安裝有限位指示燈，限制運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)的移動(dòng)區(qū)域，與壓力微調(diào)兼防過載結(jié)構(gòu)一起自動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)和傳感器的防碰撞、過載等意外事故的發(fā)生；(V)本裝置各部件的組裝靈活，可把X-Y平面平臺(tái)用于支撐人體手或前臂，用于其它人體觸覺或電生理實(shí)驗(yàn)。附圖說明圖1為本技術(shù)提供的一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)的總體示意圖；圖2為測(cè)量平臺(tái)的示意圖；圖3為三軸力傳感器的安裝示意圖。具體實(shí)施方式為使本技術(shù)更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖1及圖2所示，本技術(shù)提供的一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，包括底座11，立柱10設(shè)于底座11上，在底座11的表面設(shè)有沿左右移動(dòng)的X軸滑槽導(dǎo)軌1，在X軸滑槽導(dǎo)軌I內(nèi)設(shè)有由X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的X軸滑塊絲桿組件，Y軸滑槽導(dǎo)軌2固定在X軸滑塊絲桿組件的X軸滑塊上，在Y軸滑槽導(dǎo)軌2內(nèi)設(shè)有由Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Y軸滑塊絲桿組；用于固定紡織品試樣的X-Y平面面板4固定在Y軸滑塊上；在X-Y平面面板4的上方設(shè)有固定在立柱10上的Z軸滑槽導(dǎo)軌3，在Z軸滑槽導(dǎo)軌3內(nèi)設(shè)有由Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Z軸滑塊絲桿組件，Z向面板5固定在Z軸滑塊絲桿組件的Z軸滑塊上，在Z向面板5上設(shè)有微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖3，微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)包括與Z向面板5連接固定的連接塊6，音圈電機(jī)7的一端連接連接塊6，在其另一端上設(shè)有三軸力傳感器8，在三軸力傳感器8的下端配置仿生皮膚9。遠(yuǎn)端的PC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、Z軸電機(jī)及音圈電機(jī)7的動(dòng)作，控制系統(tǒng)還連接三軸力傳感器8。Z軸電機(jī)通過Z軸滑塊絲桿組件驅(qū)動(dòng)Z向面板5攜帶仿生皮膚9上下移動(dòng)，X軸電機(jī)及Y軸電機(jī)通過X軸滑塊絲桿組件及Y軸滑塊絲桿組件驅(qū)動(dòng)攜帶紡本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，其特征在于：包括底座(11)，立柱(10)設(shè)于底座(11)上，在底座(11)的表面設(shè)有沿左右移動(dòng)的X軸滑槽導(dǎo)軌(1)或沿前后移動(dòng)的Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)，在X軸滑槽導(dǎo)軌(1)及Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)內(nèi)分別設(shè)有由X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的X軸滑塊絲桿組件及由Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Y軸滑塊絲桿組件；當(dāng)?shù)鬃?11)的表面設(shè)有X軸滑槽導(dǎo)軌(1)時(shí)，Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)固定在X軸滑塊絲桿組件的X軸滑塊上；當(dāng)?shù)鬃?11)的表面設(shè)有Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)時(shí)，X軸滑槽導(dǎo)軌(1)固定在Y軸滑塊絲桿組件的Y軸滑塊上；用于固定紡織品試樣的X?Y平面面板(4)固定在Y軸滑塊或X軸滑塊上；在X?Y平面面板(4)的上方設(shè)有固定在立柱(10)上的Z軸滑槽導(dǎo)軌(3)，在Z軸滑槽導(dǎo)軌(3)內(nèi)設(shè)有由Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Z軸滑塊絲桿組件，Z向面板(5)固定在Z軸滑塊絲桿組件的Z軸滑塊上，在Z向面板(5)上設(shè)有微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)；微調(diào)兼過載保護(hù)結(jié)構(gòu)包括與Z向面板(5)連接固定的連接塊(6)，音圈電機(jī)(7)的一端連接連接塊(6)，在其另一端上設(shè)有三軸力傳感器(8)，在三軸力傳感器(8)的下端配置仿生皮膚(9)；遠(yuǎn)端的PC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、Z軸電機(jī)及音圈電機(jī)(7)的動(dòng)作，控制系統(tǒng)還連接三軸力傳感器(8)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種紋理觸覺評(píng)價(jià)過程的模擬測(cè)量平臺(tái)，其特征在于包括底座(11)，立柱(10)設(shè)于底座(11)上，在底座(11)的表面設(shè)有沿左右移動(dòng)的X軸滑槽導(dǎo)軌(I)或沿前后移動(dòng)的 Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)，在X軸滑槽導(dǎo)軌⑴及Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)內(nèi)分別設(shè)有由X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 X軸滑塊絲桿組件及由Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Y軸滑塊絲桿組件；當(dāng)?shù)鬃?11)的表面設(shè)有X軸滑槽導(dǎo)軌(I)時(shí)，Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)固定在X軸滑塊絲桿組件的X軸滑塊上；當(dāng)?shù)鬃?11)的表面設(shè)有Y軸滑槽導(dǎo)軌(2)時(shí)，X軸滑槽導(dǎo)軌(I)固定在Y軸滑塊絲桿組件的Y軸滑塊上； 用于固定紡織品試樣的X-Y平面面板(4)固定在Y軸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡吉永，趙群，胡煜潔，姜瑞濤，丁辛，李毓凌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：
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