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标题: 触觉技术的研究探密历史！ [打印本页]

作者: lus2100 时间: 2012-10-12 17:00 标题: 触觉技术的研究探密历史！

　　如果您是iPhone手机的发烧友，那么肯定对它的触屏显示器印象深刻。毕竟，再方便的操作系统，也没有自己的手指灵活自如。科学家们对于触觉的研究已经有数十年之久。他们对于触觉的生物原理了解颇深。比如说，他们知道皮肤中有什么类型的感应器，或者神经是如何在中央神经系统和触点之间传送信息的。
　　遗憾的是，想把对于触觉的理论应用到虚拟现实系统中去，目前还存在很多难题。视觉和听觉信号在计算机模型中是很容易复制的，但是想要复制触觉信号就比较困难了。想让使用者通过传统交互界面了解计算机正在想什么，这几乎是不可能的。当然，键盘可以用来打字，操纵杆和方向盘可以控制方多发性抽动症向。但是，如何让使用者体会到虚拟物体的触感呢?比方说，如何能让电子游戏玩家体验到手中兵刃坚硬、冰冷的质感呢?又如何能在计算机仿真训练中，让宇航员切身感受到虚拟月球表面岩石的重量与粗糙质地?
　　从20世纪80年代开始，计算机科学家们一直在努力解决这些问题。他们所研究的是触觉领域下一个子领域，被称为计算机触觉。在接下来的几节中，我们将从以下几方面透视触觉技术的奥秘：
　　计算机触觉与相关触觉研究领域的联系
　　介绍虚拟触觉所需的触觉反馈种类
　　检验已经面世或正在开发中的触觉系统
　　探索触觉技术的应用可能
　　毫无疑问，触觉技术的美好未来归功于它的历史
　　作为一个研究领域，触觉技术与自动化技术的兴起息息相关。在工业革命以前，科学家的研究专注于生物的触觉体验。生物学家发现，即使是像水母和蠕虫这样的简单生物，都有着复杂的触觉反应。在20世纪早期，心理学家和医学研究人员都在积极研究人类是如何感受到触觉的。因此，这一科学分支便理所当然地被称为人类触觉。此外，研究表明，作为感受触觉的基本器官，人婚前忧郁症的症状类手部的结构极其复杂。
　　由于拥有27根骨头和包括前臂肌肉在内的40块肌肉，手具有相当高的灵巧性。科学家用所谓自由度这一概念来将这种灵巧性加以量化。1自由度是指由一个关节进行的动作。由于人类的手包含22个关节，因此能达到的最大自由度为22。手上的皮肤含有许多感应器和神经。这些神经是神经系统的组成部分，它们能够将触觉传输到大脑和脊髓。
　　此后，机器人诞生了。这些机械设备也需要通过触觉感知周围的环境，因此研究人员开始思考如何将触觉转化成机器可以识别的信号。至此，机器人触觉时代拉开序幕。最早的能与物品互动的机器只是个装在长杆末端，通过杠杆和电缆驱动的钳子。工人可以通过移动、定向和紧握枪把远程控制钳子，并使用它来抓取、移动和操纵物品。
　　到了20世纪40年代，技术人员将这些相对粗糙的操控系统加以改进，并运用于核工业和其他需要接触危险物质的行业。工人们不用暴露在危险环境下就可以通过机器操控系统接触有毒物质或危险物质。最终，科学家发明了使用发动机和电子信号的装备来取代机械连接。这项发明可以将更加细微http://www.glqstjx.com/的手部动作创送到远程操控系统中去。
　　下一项革新源于电子计算机的发明。最初，计算机被用于在真实环境中控制机器(比如控制自动装配流水线中机器人)。然而，到了20世纪80年代，计算机技术已能够创造虚拟环境，用户可以在3D世界遨游。在早期的虚拟环境中，使用者只能够得到声和光的刺激。多年以来，与虚拟物体的触觉互动仍十分有限。
　　到了1993年，麻省理工学院(MIT)的人工智能实验室制造出了可以产生触觉刺激的设备。这个设备终于使得触摸虚拟物体变成可能。负责该项目的科学家将他们的研究领域称为计算机触觉，以区别于机器人触觉和人类触觉。如今，计算机触觉被定义为研究触摸虚拟物体所需的硬件和软件系统。这个领域发展迅速，许多前景广阔的触觉技术正在开发之中。

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