【摘 要】
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本文根据生物体表面的六边形纹理特征,在材料表面设计并制备了仿生六边形纹理,通过将认知行为学、摩擦学和脑电图法相结合的方法,从皮肤的“感”、大脑的“知”和主观的“评”系统的研究了仿生六边形纹理对主观触感、皮肤摩擦触感、触感脑电特征的影响规律,主要研究结论如下:1.设计了不同直径＆间距和不同高度特征的仿生六边形凸形纹理结构,采用激光加工和热压印成型加工方式在PVC和PMMA表面制备了相应的仿生六边形纹
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“基于多模态脑机接口的织物品质摩擦触感及量化表征”（编号:51875566）
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本文根据生物体表面的六边形纹理特征,在材料表面设计并制备了仿生六边形纹理,通过将认知行为学、摩擦学和脑电图法相结合的方法,从皮肤的“感”、大脑的“知”和主观的“评”系统的研究了仿生六边形纹理对主观触感、皮肤摩擦触感、触感脑电特征的影响规律,主要研究结论如下:1.设计了不同直径＆间距和不同高度特征的仿生六边形凸形纹理结构,采用激光加工和热压印成型加工方式在PVC和PMMA表面制备了相应的仿生六边形纹理试样。2.对于所有六边形纹理试样,随着速度的增大和压力的降低,由于手指嵌入到纹理内部的体积减小,黏着摩擦力和形变摩擦力减小,所以摩擦系数呈现降低趋势,触感滑溜感呈现增大趋势;随着六边形纹理直径＆间距的增大,由于手指与纹理凹陷处的接触面积增大,黏着摩擦力增大,所以摩擦系数呈现增大趋势,滑溜感降低;随着六边形纹理高度的增大,由于手指的变形量逐渐增大,手指的嵌入体积整体增大,滞后摩擦和互锁摩擦整体增大,所以摩擦系数呈现增大趋势,滑溜感降低;手指产生的振动信号在2-16Hz频率段的功率随着直径＆间距和高度特征参数的增大而增大,粗糙感逐渐增大。3.不同直径＆间距特征纹理的仿生六边形纹理诱发脑电ERP信号的P100成分幅值具有显著性差异,随着纹理直径＆间距的增大,由于黏着摩擦力逐渐增大,滑溜感降低,粗糙感增大,大脑神经元的激活强度增大,所以P100成分的峰值呈现增大趋势;不同直径＆间距特征和高度特征纹理的P300幅值均具有显著性差异,可辨识度高、舒适感低的纹理,诱发的大脑注意资源更高,P300成分的峰值更大;δ节律占仿生六边形纹理诱发的触感脑电信号的主要成分,不同直径＆间距特征纹理和不同高度特征纹理的仿生六边形纹理试样所诱发的脑电节律无显著性差异。4.不同变直径＆间距特征纹理和不同变高度特征纹理的仿生六边形纹理试样所诱发的脑电ERP信号的Lyapunov指数均大于零,表明ERP信号具有混沌特性。ERP信号的递归定性和递归定量分析表明,递归图可以定性表征触摸过程中的触感变化,对角线长度均值和聚类系数可以定量表征触感舒适度和辨识度。
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