清华大学学报(自然科学版)

作者：张守胜, 庄滕飞, 方星星, 朱华, 唐玮

单位：中国矿业大学 机电工程学院, 徐州 221116

关键词：精细纹理,摩擦振动,脑电(EEG),触觉感知深度识别阈值,单通道神经元群模型

基金：国家自然科学基金面上项目(51875566)

触觉对人类感知外部世界起着重要作用,但是由于触觉机制复杂、涉及的感知单元众多,因此人类对触觉的认识依然有限。该文利用认知行为学、摩擦学和脑电图法基于皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究了条形状精细纹理触觉感知深度识别阈值涉及的摩擦振动特征和大脑触感激活反应,通过单通道触感神经元群模型初步验证了纹理刺激强度和神经元兴奋性对触觉感知的影响。结果显示：随着纹理深度的增大,手指触摸的形变摩擦比例增大,人对纹理的主观感知增加,纹理识别正确率提高,人的平均触觉感知深度识别阈值为11.60 μm;纹理深度与载荷指数、振动信号最大幅值、递归参数熵、最长竖直线段长度、脑电(EEG)信号P300成分幅值的峰值均呈显著正相关关系,与P300成分的潜伏期呈显著负相关关系;当纹理深度超过触觉感知深度识别阈值后,触摸振动信号的频谱幅值和非线性特征参数显著增大,振动信号主频增大到Pacini小体的最佳感知频率范围,振动信号系统从稳态模式转变为突变模式,大脑脑区的激活强度和面积增大,大脑的神经元活动以及大脑对触感信息的加工强度显著增强,触觉识别速度显著提高;单通道触感神经元群模型可有效模拟真实脑电信号,神经元群的兴奋度越高,触感越强,则脑电信号的频谱主频越小、幅值越大。

来源：2024年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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