本论文是在国家自然科学青年基金项目"基于时空双通道的温和电触觉再现研究"课题的资助下完成的关于电触觉临场感再现理论与实验的研究,该项目已于2003年底验收完成.论文依据以色列魏茨曼科学研究院(Weizmann Institute of Science)的神经生物学专家Ehud Ahissa博士关于大脑触觉信息的获取是由空间和时间两个通道的数据同时编码而成这一科学发现,提出一种基于时间和空间两个通道的电流刺激触觉再现方法.即除选通刺激电流与触觉再现阵列各触点的连接(空间通道)外,还对刺激电流信号随时间的波形变化进行实验研究,采用连续变化的周期刺激电流(时间通道)取代单一的阵发脉冲电流,以消除电触觉再现的突发刺痛感并改善电触觉的时间适应性.电触觉之所以能够实现,其本质原因是因为电触觉再现装置生成的刺激电流作用于人体后,人体的感官受到刺激,从而产生被接触的感觉,论文在从电生理学的角度分析了细胞兴奋性、生物电现象及肌体感觉机能对电流刺激的响应之后,详细阐述了基于电刺激的时空双通道机器人电触觉临场感再现的实现原理,并提出了一种区别于跨指关节式结构的背指式指端电触觉再现装置的实现方案,定义了两种评价电触觉再现性能的指标,该指标的建立对于进一步完善并设计出性能优良的电触觉再现装置具有一定的借鉴与参考价值.论文建立了时空双通道电触觉再现方式下电极——皮肤接触环境的模型,分析并推导了电刺激装置产生的电流与主观触觉之间的关系.这一关系的建立对改善电极——皮肤接触环境以获得舒适触觉感受,以及确定刺激电流波形参数以展宽触觉动态范围提供了重要依据.论文详细介绍了一套基于音波播放技术的电触觉临场感再现装置的实现原理.该装置可以通过人机界面进行控制,并方便地确定刺激电流的强度.为便于操作者使用,论文提出了基于时空双通道的无线机器人触觉临场感再现解决方案.该方案中,时间通道的刺激电流控制信号由MP3播放器通过音波播放的方式提供,空间通道的触点选通信号则由计算机通过无线遥控模块进行控制.电触觉再现装置在硬件上独立,与计算机无任何连线,且具有低功耗和安全可靠的特点.