触觉技术是如何工作的乐动-软件

作为一个研究领域，触觉学与自动化的兴起和发展密切相关。在工业革命之前，科学家们关注的是生物如何体验触觉。生物学家发现，即使是简单的生物体，比如水母而蠕虫拥有复杂的触觉反应。在20世纪早期，心理学家和医学研究人员积极研究人类如何体验触摸。因此，这门科学的分支被称为人类的触觉乐动体育网站5.0它揭示了人类的手，与触觉相关的主要结构，是非常复杂的。

手有27块骨头和40块肌肉，包括位于前臂的肌肉，提供了极大的灵活性。科学家们用一个概念来量化这种灵活性自由度．自由度是由单个关节提供的运动。因为人手有22个关节，所以它可以有22个自由度。覆盖手部的皮肤上也有丰富的感受器和神经，这些神经系统的组成部分将触觉传达给手大脑还有脊髓。

然后是机器和机器人的发展。这些机械设备也必须触摸和感受它们的环境，因此研究人员开始研究如何将这种感觉转移到机器上。时代机械触觉开始了。最早允许与远程物体进行触觉交互的机器是放置在杆子末端的简单的杠杆和电缆驱动的夹具。通过移动、定位和挤压手枪握把，工人可以远程控制钳子，钳子可以用来抓取、移动和操纵物体。乐动体育网站5.0

在20世纪40年代，这些相对粗糙的远程操纵系统得到了改进，以服务于核和危险材料工业。通过机器界面，工人可以操作有毒和危险物质而不会有暴露的风险。最终，科学家们发明了一种设计，取代了机械连接汽车还有电子信号。这使得它可以比以往任何时候都更有效地将细微的手部动作传达给远程操作器。

下一个重大进步是电子计算机的出现。起初，计算机被用于控制真实环境中的机器(想象一下在汽车装配厂控制工厂机器人的计算机)。但到了20世纪80年代，计算机可以生成虚拟环境——用户可以被投射到其中的3d世界。在这些早期的虚拟环境中，用户只能通过视觉和声音接收刺激。与模拟物体的触觉交互在许多年里仍然是有限的。

后来，在1993年，麻省理工学院(MIT)的人工智能实验室(Artificial Intelligence Laboratory at the Massachusetts In乐动-软件stitute of Technology，简称MIT)建造了一种能够提供触觉刺激的设备，最终使触摸和感觉计算机生成的物体成为可能。从事该项目的科学家开始将他们的研究领域描述为计算机触觉学，以区别于机器和人类触觉学。今天，计算机触觉学被定义为渲染虚拟物体的触感所需的系统(包括硬件和软件)。这是一个快速发展的领域，产生了许多有前途的触觉技术。乐动-软件

在我们更详细地了解这些技术之前，让我们先来看看触觉系统要想成功必乐动-软件须提供的触感类型。

当我们用手探索周围的世界时，我们会收到两种反馈动觉而且触觉．为了理解这两者之间的区别，想象一只手伸向、拿起并探索一个棒球。当手伸手去抓球并调整球的形状时，一组描述关节角度、肌肉长度和张力的独特数据点就会生成。乐动体育网站5.0这些信息是由嵌入在肌肉、肌腱和关节中的一组专门的受体收集的。

被称为本体感受器在美国，这些受体将信号传递到大脑，然后由大脑皮层的体感区进行处理。的肌梭是一种本体感受器，提供关于肌肉长度变化的信息。的高尔基肌腱器官是另一种本体感受器，提供有关肌肉张力变化的信息。大脑处理这些动觉信息，提供棒球的大致大小和形状，以及它相对于手、手臂和身体的位置。乐动体育网站5.0

当手指触球时，指垫与球表面产生接触。每个指垫都是一个复杂的感觉结构，在皮肤和下面的组织中都包含受体。这些感受器有很多种类型，每种类型的刺激都有一种:轻触、重触、压力、振动和疼痛。来自这些感受器的数据帮助大脑理解球的微妙触觉细节。当手指探索时，他们感觉到皮革的光滑质地，鞋带的隆起粗糙，以及施加力时球的硬度。甚至球的热特性都是通过触觉感受器感知的。

力反馈是一个经常用来描述触觉和/或动觉反馈的术语。正如我们的棒球例子所说明的，力反馈是非常复杂的。然而，如果一个人想要真实地感受一个虚拟物体，力反馈正是他必须接受的那种信息。计算机科学家开始研究触觉界面设备，让用户通过力反馈来感受虚拟物体。早期的尝试并不成功。但正如我们将在下一节中看到的，新一代触觉界面设备在性能、保真度和易用性方乐动体育网站5.0面提供了无与伦比的水平。

有几种方法可以创建触觉系统。尽管它们看起来可能截然不同，但它们都有两个重要的共同点——确定用户虚拟身份与物体交互时产生的作用力的软件，以及可以将这些作用力应用到用户身上的设备。软件执行计算所使用的实际过程被称为触觉渲染．一种常用的渲染方法是使用多面体模型来表示虚拟世界中的对象。这些3-D模型可以准确地描绘各种形状，并可以通过评估力线与物体不同表面的相互作用来计算触摸数据。这样的3-D物体可以被制作成固体，并具有表面纹理。

将触觉图像传递给用户的工作落在了接口设备上。在许多方面，接口设备类似于鼠标，除了鼠标是一个被动设备，不能向用户传递任何合成的触觉数据。让我们来看看一些特定的触觉系统，以了解这些设备是如何工作的。

可以想象，像我们在这里描述的系统可能相当昂贵。这意味着该技术的应用仍然局限于某些行业和专门类型的培训。乐动-软件在下一页中，我们将探索触觉技术的一些应用。乐动-软件

想办法应用触觉学并不难。电子游戏制造商一直是被动触觉技术的早期采用者，这种技术利用振动的操纵杆、控制器和方向盘来加强屏幕上的活动。但未来的电子游戏将使玩家能够感受和操作虚拟的固体、液体、工具和虚拟形象。诺文猎鹰触觉控制器已经让这一承诺成为现实。3d力反馈控制器可以让你分辨手枪报告和霰弹枪爆炸的区别，或者在你收回箭时感受长弓弦的阻力。

图形用户界面，比如Windows和Mac操作环境，也将从触觉交互中获益良多。想象一下，当你按下一个按钮时，能够感受到图形按钮并收到力反馈。一些触摸屏制造商已经在试验这项技术。乐动-软件诺基亚手机设计师已经完善了触觉触摸屏，使屏幕上的按钮表现得就像真的按钮一样。当用户按下按钮时，他或她感到移动进出。他还听到了一声咔哒声。诺基亚的工程师们在屏幕下方放置了两个小型压电传感器垫，并设计了屏幕，使其在被按压时可以轻微移动。所有内容(游戏邦注:包括移动和声音)都是同步的，以模拟真正的按键操作。

尽管有几家公司加入了Novint和诺基亚的行列，推动将触觉界面融入主流产品，但成本仍然是一个障碍。最复杂的触控技术应用于工业、军事和医疗领域。乐动-软件触觉训练正变得越来越普遍。例如，医学生现在可以在电脑上完善精细的外科手术技术，感受缝合吻合血管或向虚拟面部的肌肉组织注射肉毒杆菌的感觉。乐动-软件飞机机械师可以处理复杂的部件和服务程序，接触他们在飞机上看到的任何东西电脑屏幕．士兵们可以通过各种方式为战斗做准备，从学习如何拆除炸弹到在虚拟战斗场景中操作直升机、坦克或战斗机。

触觉技术也广泛乐动-软件应用于远程操作或远程机器人。在远程机器人系统中，操作员控制位于一段距离外的乐动体育网站5.0机器人的运动。一些遥控机器人只能完成非常简单的任务，比如瞄准目标相机并发回视觉图像。在一种更复杂的远程操作形式中，被称为远程呈现，人类操作员有一种处于机器人环境中的感觉。触觉技术现在可以在远程呈现模型中除了音频和视觉线索之外还包括触摸线索。用不了多久，天文学家和行星科学家就能通过一种先进的触觉遥控机器人——一种火星探测车的高触摸版——真正地握住和操纵火星岩石。

在下一页中，我们将看看触觉技术是如何获得其重要性，并在某些应用中变得必不可少。乐动-软件

在视频游戏，触觉功能的增加是很好的。它增加了游戏的真实感，从而提高了用户的满意度。乐动体育网站5.0但在训练和其他应用中，触觉界面至关重要。这是因为触觉传达了关于物体的丰富而详细的信息。当触觉与其他感官，尤其是视觉结合在一起时，它会极大地增加发送到大脑进行处理的信息量。信息的增加减少了用户的错误，也减少了完成任务所需的时间。乐动体育网站5.0它还减少了能源消耗和在遥操作情况下使用的接触力的大小。

显然，三星希望通过推出Anycall Haptic手机来利用这些优势。诺基亚将进一步突破极限，推出带有触屏的手机。是的，这样的手机看起来会很酷。是的，它们摸起来很酷。但它们也更容易使用，基于触摸的功能可以减少输入错误，整体体验更令人满意。

如果你想了解更多关于触觉和相关技术的知识，请查看下一页的链接。乐动-软件