一种材料表面质地的模拟触觉评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其特征在于，步骤为：搭建模拟测量平台；使纺织试样悬空产生变形；使得仿生皮肤与纺织试样之间产生受控的多向、多点接触运动；模拟不同触摸速度、不同平均触摸力下的接触摩擦状况；模拟触觉传感的信号计算。本发明能逼真模拟人体手指触摸织物时获取其表面质地信息的过程；逼真模拟人体皮肤与织物间的真实接触摩擦过程；从人体触觉传感机制来分析测试得到的力、振动信号，通过不同触觉感受器对不同刺激的敏感程度，来找到其对应关系，从而实现了模拟人体对织物表面质地的触觉量化与评估。
【专利说明】一种材料表面质地的模拟触觉评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种材料表面触觉质感的模拟评价方法，属于纺织测量【技术领域】，特别是纺织面料的表面触觉质感表征与评估领域。
【背景技术】
[0002]触感是人们评价消费品质地的一个重要因素。以汽车为例，座椅、方向盘和仪表盘等内饰，都是由布、皮、塑料等不同材料制成的，其质地直接影响汽车本身的价值。由于用户在车厢内对内饰优质和舒适的要求，内饰质地的提高是发展中最重要的问题之一。因此，此类消费品的发展需要一种触感客观评估方法。与此同时，相似的触感可以用很多词语来表达，也就意味着我们可以区分细微差别的纹理质地。再者，评估的结果受到温度、湿度等环境因素和个人的影响。基于这些原因，始终不能建立材料表面触觉质感评估方法的标准，而量化触觉质感也一直是致力于研究的重要课题。
[0003]织物手感风格的评价方法有主观和客观之分。主观方法无法排除任意性,且难以定量描述，因此常采用客观方法，尤以日本学者发明的KES织物风格测试评价系统公认度最高，但测试设备昂贵、评价指标多样且主要适用日本地区。因此，对于织物触觉质感的评估方法的探究一直在延续。中国专利(公开专利号CN102354368B —种用于织物感官性能评价的模式识别体系)，发明了一种用于织物感官性能评价的模式识别体系和方法，能够测得褶皱恢复能力和悬垂性等性能，虽然面料在通过喷嘴时经历的复杂低应力变形过程，与用手掌对面料进行手感评价时的变形过程一致，但仍然跟人体皮肤与面料表面直接接触过程中的相互作用存在不同，并不能完全代表人体对面料的触感，无法区分细微差别的触感，且获得的指标也不能解决消费者对于质地的需求。中国专利(公开专利号CN101725026A一种机织物柔软性等级的客观评价方法)，借助机织物物理性能的测试结果，通过公式计算具体数值，依据数值进行机织物柔软性等级的客观评价，该发明虽然定量了柔软感，但是完全割离了人体感受，无法代表消费者的触觉感受。中国专利(公开专利号CN101398356A —种皮革柔软性�：兰鄯椒�)，采用不同载荷下的顶伸高度来评价皮革的柔软性，对其进行分等，相同载荷下，变形越大，则皮革柔软性越好，该方法同样是为了消除主观评价的不确定性，但是这样一来就忽略了人体的感觉系统特征，仍然无法表征人体对物体的柔软感觉。
[0004]也有不少发明涉及到模拟人体皮肤与织物间接触作用的测试装置与方法。中国专利(公开专利号CN102590077A —种皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置)，发明了一种皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置，既可实时测试接触滑动过程中的摩擦力、压力、力矩作用，又能真实反映皮肤与织物间在不同滑动速度、不同初始压力下的多向接触摩擦运动过程，该装置只能测得力信号，而无法测得接触过程中的振动信号，且不涉及触觉质感评价方法。中国专利(公开专利号CN202885804U—种纹理触觉评价过程的模拟测量平台)，发明了一种纹理触觉评价过程的模拟测量平台，可以同时测量及分析在不同运动速度、运动方式下的多向摩擦力、压力变化，该发明提供了一种可模拟皮肤与织物等纹理表面间的接触、摩擦过程的测试装置，但并未涉及具体的模拟触觉信号分析方法。中国专利(公开专利号CN102967290A 一种纹理触觉评价过程的模拟测量方法)，该发明能够逼真模拟皮肤与织物间的接触、摩擦作用过程，并提取纹理刺激特征物理量，从而实现对触觉质感的表征，但并不能够对其实现评估。
[0005]人们通常以触摸物体的方式来获得触感。在触摸过程中，人体通过体内的触觉感受器得到的动觉和触觉信息来感知物体的质地。众所周知，“主动触摸”或者“抚摸表面”是感知表面粗糙或者滑溜的合适方式，而刚度和热感的获得需采取“被动触摸”或者“只是按压物体”。特别地，主动触摸被认为是探测表面微小粗糙的有效方式。在人类的无毛皮肤如手掌和手指处，存在四种触觉感受器:FA I (麦斯纳氏小体)、SA K默克尔式小盘)、FAII (潘申尼小体)和SAII (鲁菲尼氏小体)。感知物理量与感受器探测振动共享频段，因此人体通过分析和整合由感受器得到的信息来获取触觉。
[0006]为了模拟人体触觉，已经出现了测量物体表面粗糙或者纹理质地的一批传感器。Kato tech Ltd.开发了一种将手掌感觉数字化的测量仪，可以模仿轻抚、拉伸、折叠以及推挤等接触动作来测得物体的物理特性。但是，该装置一次只能测得物体的一项物理性质，对于评估复杂的由多因素导致的触感还是相当困难。其他还有用应变计和PVDF薄膜制成的传感器。Mukaibou等人开发了一种模拟人体手指组织结构和感知机制的纹理传感器，拥有骨骼和指甲，两层组织结构以及伪指纹表皮。组织结构内含5只硅胶应变计，具有与麦斯纳氏小体相似的功能。此外，在传感器底部安装了两只双叶弹簧，来测量实验过程中的法向力和切向力。该传感器能够鉴别粗糙、柔软和摩擦方面的差异，也可通过数据分析估计物体表面纹理。但是相关实验只能针对纹理质地完全不同的物体。PVDF薄膜传感器还可以用在阅读盲文、监测皮肤状况、衡量头发手感等方面。PVDF薄膜是一种高分子压电材料，其特性与潘申尼小体类似。该传感器系统声称可以用模拟头发表面的仿板评估头发在干/湿状态下的触摸手感。
[0007]很多已开发的传感器，包括上述提到的，都只能测量表面粗糙度。尽管触觉信息由多因素构成，但是它们都只能测得影响触觉的其中一个因素。也就是说，还没有方法能够通过测量得出手感的细微区别。因此，要想建立触觉质感评价方法标准，必须提出一种模拟主动触摸过程的新型模拟触觉评价方法。
【发明内容】
[0008]本发明的目的提供一种材料表面质地的模拟触觉评价方法。
[0009]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其特征在于，步骤为:
[0010]第一步、搭建模拟测量平台，该模拟测量平台包括底座，立柱设于底座上，在底座的表面设有沿左右移动的X轴滑槽导轨或沿前后移动的Y轴滑槽导轨，在X轴滑槽导轨及Y轴滑槽导轨内分别设有由X轴电机驱动的X轴滑块丝杆组件及由Y轴电机驱动的Y轴滑块丝杆组件；当底座的表面设有X轴滑槽导轨时，Y轴滑槽导轨固定在X轴滑块丝杆组件的X轴滑块上；当底座的表面设有Y轴滑槽导轨时，X轴滑槽导轨固定在Y轴滑块丝杆组件的Y轴滑块上；用于固定纺织品试样的试样固定机构固定在Y轴滑块或X轴滑块上，在试样固定机构的上方设有固定在立柱上的Z轴滑槽导轨，在Z轴滑槽导轨内设有由Z轴电机驱动的Z轴滑块丝杆组件，Z向面板固定在Z轴滑块丝杆组件的Z轴滑块上，在Z向面板上设有微调兼过载保护结构；
[0011]试样固定机构包括固定在Y轴滑块或X轴滑块上的X-Y平面面板，在X-Y平面面板的两侧各有一块Y-Z矩形立板，在一侧的Y-Z矩形立板上方开两个螺纹孔，使其上方的圆柱形杆通过螺母与Y-Z矩形立板结合，形成握持纺织品试样的夹具，将纺织品试样夹持，另一侧Y-Z矩形立板高度略低，在其截面中间处开有圆柱形槽口，三轴力传感器置于该圆柱形槽口内，三轴力传感器的上方放置用于固定纺织品试样另一边的轻质夹具，两边的夹具共同将纺织品试样进行固定；
[0012]微调兼过载保护结构包括与Z向面板连接固定的连接块，音圈电机的一端连接连接块，在其另一端上设有加速传感器，在加速传感器的下端配置仿生皮肤；[0013]远端的PC数据处理系统通过多轴运动控制器控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及音圈电机的动作，控制系统还连接三轴力传感器及加速传感器；
[0014]第二步、将所测纺织试样以一定张力固定在试样固定机构上，使纺织试样悬空，以便在接触过程中容易产生变形；
[0015]第三步、通过Z向面板的上下运动使得仿生皮肤接触纺织试样，再结合音圈电机对仿生皮肤上下位置的微调使得仿生皮肤对纺织试样的接触强度达到初始值；
[0016]第四步、试样固定机构在X轴电机的驱动下进行左右方向的往复式单线运动，或同时在X轴电机及Y轴电机的驱动下沿曲线轨迹运动，仿生皮肤上与纺织试样之间形成往复式接触或曲线式接触，使得仿生皮肤与纺织试样之间产生受控的多向、多点接触运动，以便加速传感器和三轴力传感器同步检测出多点接触摩擦信息；
[0017]第五步:模拟不同触摸速度、不同平均触摸力下的接触摩擦状况，通过Z向面板及音圈电机重新设定仿生皮肤对纺织试样的接触强度，和/或重新设定试样固定机构的运动速度，重新返回第四步执行，直到检测完所有需要测试的数据；
[0018]第六步:模拟触觉传感的信号计算，借助加速传感器和三轴力传感器同时测得的接触摩擦作用力曲线和振动曲线，先对力曲线和振动曲线进行时域以及频域分析，然后基于触觉系统感知信号的过程提取表征表面触觉质地信息的特征物理量，从而实现表面质地的模拟触觉评价。
[0019]优选地，在所述第四步中，当所述试样固定机构进行旋转运动时，所述X轴电机与所述Y轴电机的转速相同或不相同，实现圆周或任意曲线运动轨迹。
[0020]优选地，在第六步中，所述从接触摩擦力曲线和振动曲线中提取触觉信号的具体步骤如下:
[0021]步骤6.1、对测得的振动信号进行傅里叶变换，得到其包含的频率分量，并得到相应的频谱图、能谱图以及功率谱图；
[0022]步骤6.2、近似估算每一频段的振动刺激阈值，得到近似阈值曲线，其中，每一段频率下的振动刺激阈值可根据方程线性变化；
[0023]步骤6.3、得到麦斯纳氏小体、默克尔式小盘及潘申尼小体的振动刺激值，上述三个触觉感受器中任意第r个触觉感受器的振动刺激值为仁，
[0024]Ir，其中，4和fl分别为第r个触觉感受器能感受刺激的频率最高值和频率最低值，Pi为功率谱图中第i个频率所对应的功率值，Li为近似阈值曲线中第i个频率所对应的振动刺激阈值；
[0025]步骤6.4、将计算得到的振动刺激值与从感官评价中提取的触觉因素进行对比，该触觉因素至少包括柔软感及粗糙感，计算出振动刺激值与触觉因素之间的相关性，基于此，用最小二乘法估计感官评价指标，该感官评价指标至少包括柔软指标与粗糙指标。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果是:(1)将织物试样悬垂固定，使其在受力情况下易于产生变形，逼真模拟人体手指触摸织物时获取其表面质地信息的过程；(II)通过仿生触头，逼真模拟人体皮肤与织物间的真实接触摩擦过程，测得动态的、丰富的多尺度接触振动信号，而不是单纯的几何纹理特征信息，为评估不同织物表面刺激人体产生的触觉质感提供了可能；(III)从人体触觉传感机制来分析测试得到的力、振动信号，通过不同触觉感受器对不同刺激的敏感程度，来找到其对应关系，从而实现了模拟人体对织物表面质地的触觉量化与评估。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为由触觉感受器定义的振动刺激值示例；
[0028]图2为模拟测量平台的总体示意图；
[0029]图3为试样固定机构示意图；
[0030]图4为试样与仿生手指相对滑动的示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0032]本发明提供了一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其步骤为:
[0033]第一步、搭建模拟测量平台，结合图2，该模拟测量平台包括底座10，立柱11设于底座10上，在底座10的表面设有沿左右移动的X轴滑槽导轨2或沿前后移动的Y轴滑槽导轨I，在X轴滑槽导轨2及Y轴滑槽导轨I内分别设有由X轴电机驱动的X轴滑块丝杆组件及由Y轴电机驱动的Y轴滑块丝杆组件；当底座10的表面设有X轴滑槽导轨2时，Y轴滑槽导轨I固定在X轴滑块丝杆组件的X轴滑块上；当底座10的表面设有Y轴滑槽导轨I时，X轴滑槽导轨2固定在Y轴滑块丝杆组件的Y轴滑块上；用于固定纺织品试样的试样固定机构4固定在Y轴滑块或X轴滑块上，在试样固定机构4的上方设有固定在立柱10上的Z轴滑槽导轨3，在Z轴滑槽导轨3内设有由Z轴电机驱动的Z轴滑块丝杆组件，Z向面板5固定在Z轴滑块丝杆组件的Z轴滑块上，在Z向面板5上设有微调兼过载保护结构。
[0034]结合图3，试样固定机构4包括固定在Y轴滑块或X轴滑块上的X-Y平面面板，在X-Y平面面板的两侧各有一块Y-Z矩形立板，在一侧的Y-Z矩形立板上方开两个螺纹孔，使其上方的圆柱形杆通过螺母与Y-Z矩形立板结合，形成握持纺织品试样的夹具，将纺织品试样夹持，另一侧Y-Z矩形立板高度略低，在其截面中间处开有圆柱形槽口，三轴力传感器13置于该圆柱形槽口内，三轴力传感器13的上方放置用于固定纺织品试样另一边的轻质夹具，两边的夹具共同将纺织品试样进行固定。
[0035]微调兼过载保护结构包括与Z向面板5连接固定的连接块6，音圈电机7的一端连接连接块6，在其另一端上设有加速传感器8，在加速传感器8的下端配置仿生皮肤9。
[0036]远端的PC数据处理系统通过多轴运动控制器控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及音圈电机7的动作，控制系统还连接三轴力传感器13及加速传感器8。
[0037]第二步、将所测纺织试样12以一定张力固定在试样固定机构4上，使纺织试样12悬空，以便在接触过程中容易产生变形。
[0038]第三步、通过Z向面板5的上下运动使得仿生皮肤9接触纺织试样12，再结合音圈电机7对仿生皮肤9上下位置的微调使得仿生皮肤9对纺织试样12的接触强度达到初始值。
[0039]第四步、结合图4，试样固定机构4在X轴电机的驱动下以速度V沿左右方向往复式单线运动，仿生皮肤9对纺织试样12的接触强度为Fn，纵向接触摩擦力强度为Ff，横向接触摩擦力强度为Ft。或在Y轴电机的驱动下进行前后方向的往复式单线运动。或同时在X轴电机及Y轴电机的驱动下进行旋转运动。旋转运动时，X轴电机与Y轴电机的转速相同或不同。仿生皮肤9与纺织试样12之间形成往复式接触或者旋转式接触，使得仿生皮肤9与纺织试样12之间产生受控的多向接触运动，以便加速度传感器8和三轴力传感器13同步检测出接触摩擦力及振动信息。
[0040]第五步:模拟不同触摸速度、不同平均触摸力下的接触摩擦状况，通过Z向面板5及音圈电机7重新设定仿生皮肤9对纺织试样12的接触强度，和/或重新设定试样固定机构4的运动速度，重新返回第四步执行，直到检测完所有需要测试的数据；
[0041]第六步:模拟触觉传感的信号计算，借助加速传感器8和三轴力传感器13同时测得的接触摩擦作用力曲线和振动曲线，先对力曲线和振动曲线进行时域以及频域分析，然后基于触觉系统感知信号的过程提取表征表面触觉质地信息的特征物理量，从而实现表面质地的模拟触觉评价，其步骤为
[0042]步骤6.1、对测得的振动信号进行傅里叶变换，得到其包含的频率分量，并得到相应的频谱图、能谱图以及功率谱图。
[0043]步骤6.2、近似估算每一频段的振动刺激阈值，得到近似阈值曲线，其中，每一段频率下的振动刺激阈值可根据方程线性变化。
[0044]在人类裸露的皮肤如手掌和手指处，存在四种触觉感受器:FAI (麦斯纳氏小体)、SAI(默克尔式小盘)、FAII (潘申尼小体)和SAII (鲁菲尼氏小体)。手掌中每一个触觉感受器针对振动刺激都有其特定的振幅阈值，只对振幅大于阈值的刺激产生反应。
[0045]SAI感受器是位于表皮底层的Merkel感受器，有很高的空间分辨率，属于适应性感受器，对持续的皮肤触压刺激敏感，在整个刺激过程中持续发放动作电位，容易感受机械应变、压力的刺激，最适宜刺激频率为5HZ。SAI感受器在低频段的振动刺激阈值相对平缓，基本保持在一个常数。
[0046]SAII感受器是位于表皮深层的Ruffini小体，对皮肤的牵拉敏感，皮肤与织物表面的摩擦所导致的拉伸变化就能促使其发放电脉冲。SAII感受器的振动刺激阈值始终大于其他三个感受器，当SAII感受器反应时，其他三个触觉感受器同时也能反应，因此在本发明中，并不将其纳入考虑范围。
[0047]FA I感受器是真皮乳头处紧挨表皮下的Meissner触觉小体，主要分布于无毛皮肤区域，是一种快速适应性感受器，在刺激开始和结束的阶越变化过程中呈现的诱发电信号最激烈，对物体表面轮廓结构的变化比较敏感，容易感受低频振动，适宜的刺激频率范围为50-100HZ。FA I感受器在3Hz到40Hz之间其振动刺激阈值以-1OdB的梯度呈直线下降。[0048]FAII感受器是位于皮下组织的Pacinian环层小体,为囊泡状,对触动皮肤和吹动皮肤的刺激，尤其是当皮肤表面被迅速压入或施加振动信息时产生响应，适宜的频率范围是200-300HZ。FA II感受器在高于40Hz后以_20dB的梯度下降，在250Hz左右降到最低，又以20dB的梯度上升。
[0049]基于此，每一段振动刺激阈值可根据方程线性变化，得到近似阈值曲线。
[0050]步骤6.3、得到FAI (麦斯纳氏小体)、SAI (默克尔式小盘)及FAII (潘申尼小体)的振动刺激值，然后计算出功率谱图和近似阈值曲线间的差值，如图1所示，并将每一个频段的剩余值进行加权，每一个触觉感受器对最终形成各触觉质感的贡献都可以用一个值来定义，其中，上述三个触觉感受器中任意第r个触觉感受器的振动刺激值为仁，
4
[0051 ] Ir = ΣW — A) *其中，4和分别为第r个触觉感受器能感受刺激的频率最高值
I,
和频率最低值，Pi为功率谱图中第i个频率所对应的功率值，Li为近似阈值曲线中第i个频率所对应的振动刺激阈值。
[0052]步骤6.4、将计算得到的振动刺激值与从感官评价中提取的触觉因素进行对比，该触觉因素包括柔软感及粗糙感，计算出振动刺激值与触觉因素之间的相关性，基于此，用最小二乘法估计感官评价指标，该感官评价指标包括柔软指标与粗糙指标。
[0053]以柔软感及粗糙感为例，柔软感与FAII的振动刺激值负相关，用最小二乘法估计柔软指标；而粗糙感与FA I的振动刺激值负相关，用同样的方法可估算得到粗糙指标。计算这两个指标与感官评价值之`间的R2，验证其有效性，从而建立一种新型的量化触觉质感的模拟触觉评估方法。
dv
[0054]对于力学信号，由公式F=ma，其中，m为质量，《 = �。瑂=vt，a为加速度，V为速度，
Λ
s为位移，t为时间，我们可以得到加速度频率周期图和位移频率周期图。对应到人体触觉感受器，SAI对位移刺激较为敏感，将位移周期图与柔软感进行对比，找出其相关性。SAII适用于探测摩擦刺激，而加速度与粗糙间存在一定相关性，因此可将加速度周期图与粗糙感进行对比得到其相关方程。
[0055]宏观上，被测织物样品在仿生手指的作用下产生了变形，分析作用于织物表面三个方向的力与其对应变形间的关系，即计算每一块试样的刚度A = |，其中，P为作用于被测
O
织物样品的恒力，s为被测织物样品由于力而产生的形变，则可比较不同织物的柔软程度，辨别相差程度较大的试样。
[0056]对力信号的分析作为振动信号分析结果的补充和验证，力求达到评估指标和方法可靠有效。
[0057]功率谱:
[0058]借助功率谱估计，利用已观测到的一定数量样本数据估计一个平稳随机信号的功率谱密度，来分析信号的能量随频率变化的分布特性，功率谱密度P (W)可以描述信号功率随频率的变化，其定义为:[0059]
【权利要求】
1.一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其特征在于，步骤为: 第一步、搭建模拟测量平台，该模拟测量平台包括底座(10)，立柱(11)设于底座(10)上，在底座(10)的表面设有沿左右移动的X轴滑槽导轨(2)或沿前后移动的Y轴滑槽导轨(1)，在X轴滑槽导轨(2)及Y轴滑槽导轨(I)内分别设有由X轴电机驱动的X轴滑块丝杆组件及由Y轴电机驱动的Y轴滑块丝杆组件；当底座(10)的表面设有X轴滑槽导轨⑵时，Y轴滑槽导轨⑴固定在X轴滑块丝杆组件的X轴滑块上；当底座(10)的表面设有Y轴滑槽导轨(I)时，X轴滑槽导轨(2)固定在Y轴滑块丝杆组件的Y轴滑块上；用于固定纺织品试样的试样固定机构(4)固定在Y轴滑块或X轴滑块上，在试样固定机构(4)的上方设有固定在立柱(10)上的Z轴滑槽导轨(3)，在Z轴滑槽导轨(3)内设有由Z轴电机驱动的Z轴滑块丝杆组件，Z向面板(5)固定在Z轴滑块丝杆组件的Z轴滑块上，在Z向面板(5)上设有微调兼过载保护结构； 试样固定机构(4)包括固定在Y轴滑块或X轴滑块上的X-Y平面面板，在X-Y平面面板的两侧各有一块Y-Z矩形立板，在一侧的Y-Z矩形立板上方开两个螺纹孔，使其上方的圆柱形杆通过螺母与Y-Z矩形立板结合，形成握持纺织品试样的夹具，将纺织品试样夹持，另一侧Y-Z矩形立板高度略低，在其截面中间处开有圆柱形槽口，三轴力传感器(13)置于该圆柱形槽口内，三轴力传感器(13)的上方放置用于固定纺织品试样另一边的轻质夹具，两边的夹具共同将纺织品试样进行固定； 微调兼过载保护结构包括与Z向面板(5)连接固定的连接块(6)，音圈电机(7)的一端连接连接块出)，在其另一端上设有加速传感器(8)，在加速传感器(8)的下端配置仿生皮肤(9)； 远端的PC数据处理系统通过多轴运动控制器控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及音圈电机(7)的动作，控制系统还连接三轴力传感器(13)及加速传感器(8)； 第二步、将所测纺织试样(12)以一定张力固定在试样固定机构(4)上，使纺织试样(12)悬空，以便在接触过程中容易产生变形； 第三步、通过Z向面板(5)的上下运动使得仿生皮肤(9)接触纺织试样(12)，再结合音圈电机(7)对仿生皮肤(9)上下位置的微调使得仿生皮肤(9)对纺织试样(12)的接触强度达到初始值； 第四步、试样固定机构(4)在X轴电机的驱动下进行左右方向的往复式单线运动，或同时在X轴电机及Y轴电机的驱动下沿曲线轨迹运动，仿生皮肤(9)上与纺织试样(12)之间形成往复式接触或曲线式接触，使得仿生皮肤(9)与纺织试样(12)之间产生受控的多向、多点接触运动，以便加速传感器(8)和三轴力传感器(13)同步检测出多点接触摩擦信息；第五步:模拟不同触摸速度、不同平均触摸力下的接触摩擦状况，通过Z向面板(5)及音圈电机(7)重新设定仿生皮肤(9)对纺织试样(12)的接触强度，和/或重新设定试样固定机构(4)的运动速度，重新返回第四步执行，直到检测完所有需要测试的数据； 第六步:模拟触觉传感的信号计算，借助加速传感器(8)和三轴力传感器(13)同时测得的接触摩擦作用力曲线和振动曲线，先对力曲线和振动曲线进行时域以及频域分析，然后基于触觉系统感知信号的过程提取表征表面触觉质地信息的特征物理量，从而实现表面质地的模拟触觉评价。
2.如权利要求1所述的一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其特征在于，在所述第四步中，当所述试样固定机构(4)进行旋转运动时，所述X轴电机与所述Y轴电机的转速相同或不相同，实现圆周或任意曲线运动轨迹。
3.如权利要求1所述的一种材料表面质地的模拟触觉评价方法，其特征在于，在第六步中，所述从接触摩擦力曲线和振动曲线中提取触觉信号的具体步骤如下: 步骤6.1、对测得的振动信号进行傅里叶变换，得到其包含的频率分量，并得到相应的频谱图、能谱图以及功率谱图； 步骤6.2、近似估算每一频段的振动刺激阈值，得到近似阈值曲线，其中，每一段频率下的振动刺激阈值可根据方程线性变化； 步骤6.3、得到麦斯纳氏小体、默克尔式小盘及潘申尼小体的振动刺激值，上述三个触觉感受器中任意第r个触觉感受器的振动刺激值为仁，
【文档编号】G01N33/36GK103760324SQ201410028070
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】章媛, 姜瑞涛, 胡吉永, 杨旭东, 丁辛 申请人:东华大学
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