[发明专利]一种材料表面质地的模拟触觉评价方法

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。

主权项

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(1)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(1)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(1)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(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)；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。