手指皮肤摩擦感知功能研究

发布时间：2017-12-21 17:10

  本文关键词：手指皮肤摩擦感知功能研究　出处：《西南交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：人体皮肤内部分布着多种机械刺激感受体和感觉神经末梢,是人类触觉感知的重要工具。人体的触觉感知过程非常复杂,而摩擦运动在此过程中发挥着关键作用。手指触摸物体时指尖与物体之间产生相对运动,使指尖皮肤受到压缩、拉伸、牵扯等机械变形,诱发位于皮肤内部的机械刺激感受器产生相应的动作电位,把包含物体表面物理特性的脉冲信号通过神经系统传递到大脑皮层从而产生感觉,从而感知外界物体的几何形状、表面纹理等特性,因此手指的滑动摩擦对人体感知外界环境具有重要意义。本文以人体触觉感知最为灵敏的指尖部位为研究对象,采用UMT-Ⅱ多功能摩擦磨损试验机,通过两组实验分别研究了六名受试者的右手食指皮肤对具有规则纹理间距的木棒以及具有不同粗糙度的砂纸两类样品的摩擦触觉感知状况,将人体主观感受与所采集的摩擦信号以及人体脑电波信号相结合,揭示了人体触觉感知的一些基本机理和规律,得到主要结论如下： 1.实验过程中触摸力、样品的纹理间距、接触介质及木棒直径等均会对受试者判断木棒数目造成影响。随着对手指施加的法向力及样品纹理间距的逐渐增大,受试者判断的准确性逐步提高,手指摩擦感知能力增强；指尖与样品之间涂抹了具有润滑作用的介质洗洁精之后会减小手指皮肤与样品间的摩擦力,从而降低了受试者感知判断的准确性；对于具有不同木棒直径的两组实验样品而言,直径较大的一组引起的指尖皮肤变形量较大,摩擦感知灵敏性更高。 2.不同粗糙度的砂纸对受试者脑电波波动程度以及对粗糙度感知的主观评定结果产生不同影响。随着触摸样品粗糙度的增大,指尖皮肤与样品间的摩擦力和摩擦系数增大,且随着触摸样品粗糙度的增加,受试者脑电波波幅增大,脑电波高幅值波峰数目亦明显增多；人体对粗糙度的感知能力与指尖皮肤所受的摩擦状况以及对应的脑电波反应之间都具有相关性,指尖皮肤的摩擦系数、左右脑的脑电波波幅值和高幅值波峰数可以作为实验中的评价指标,用以表征皮肤摩擦感知实验中对不同粗糙度的感知状况。 3.采用软件MATLAB和SIMCA-P分别以岭回归和偏最小二乘回归两种回归分析方法建立了指尖皮肤对粗糙度的触觉感知与摩擦信号和人体脑电波反应信号之间的数学模型,且模型拟合效果较为理想,实现了对粗糙度感知的量化评定。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R339.11

【参考文献】

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本文编号：1316491