模态叠加压电耦合触摸板的动力学行为及触觉模式识别

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随着触觉反馈技术的不断深入研究,越来越多的触觉反馈设备出现在日常生活中。目前对触摸板的研究依然存在很多问题,例如控制结构复杂、造价昂贵和触觉呈现效果单一等。针对触摸板模态叠加原理的不完整问题,本文完善相关模态叠加理论,并提出利用触摸板在一段时间历程内进行多个模态叠加来实现触摸板的触感多样性。根据此方法设计的压电触摸板具有不仅具有结构简单、触感丰富和触感强度高等特点,还便于控制不同触感的切换。研究压电片的粘贴对触摸板振型和固有频率的影响,对压电触摸板进行了压电分块耦合自由振动分析,通过ANSYS进行了理论分析正确性的验证。并对压电分块耦合触摸板进行受迫响应分析,根据触摸板不同参数对受迫响应的影响进行分析。筛选不同叠加方式对叠加效果的影响,利用同频叠加对在触摸板上产生行波的方法进行了研究。并在使用单个压电片激励触摸板的过程中,发现了正方形触摸板独有的“单频多模态叠加”现象。采用异频叠加的方法,进行不同频率模态的叠加。为了便于对触摸板模态叠加的求解分析,设计了触摸板模态叠加分析软件,提高了模态叠加计算和筛选的效率,并建立模态叠加数据库。搭建压电触摸板的实验触摸平台,进行触摸板动态特性测量及人因素实验。对触摸板在单个压电片激励下的受迫响应进行振动位移测量并与理论计算进行对比,验证压电触摸板的受迫响应的准确性。然后对触摸板模态叠加振型进行振幅测量,并进行人因素实验,验证触摸板可以通过模态叠加可以实现触感多样性。
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