| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 注释表 | 第13-14页 |
| 第一章 绪论 | 第14-25页 |
| 1.1 研究意义和背景 | 第14-15页 |
| 1.2 力触觉再现的国内外研究现状 | 第15-23页 |
| 1.2.1 人类的力触觉感知特性研究 | 第15页 |
| 1.2.2 力反馈设备的国内外研究现状 | 第15-18页 |
| 1.2.3 非接触式的力触觉再现方法 | 第18-19页 |
| 1.2.4 基于电磁场控制的力触觉再现方法 | 第19-23页 |
| 1.2.5 力触觉再现的发展趋势 | 第23页 |
| 1.3 本文的研究内容和章节安排 | 第23-25页 |
| 第二章 基于电磁场控制的力触觉再现方法的理论分析 | 第25-37页 |
| 2.1 电磁场产生和控制原理 | 第25-27页 |
| 2.1.1 电磁场产生原理 | 第25-26页 |
| 2.1.2 电磁场控制方法 | 第26-27页 |
| 2.2 对电磁场和电磁力的ANSYS仿真研究 | 第27-34页 |
| 2.2.1 空间一维电磁场的生成方案 | 第27-32页 |
| 2.2.2 对永磁铁所受电磁力的研究 | 第32-34页 |
| 2.3 基于视觉的人手位置检测方法研究 | 第34-36页 |
| 2.3.1 空间物体三维位置检测方法 | 第35页 |
| 2.3.2 基于视觉的人手位置检测方法 | 第35-36页 |
| 2.4 本章小结 | 第36-37页 |
| 第三章 基于电磁场控制的力触觉再现设备的硬件设计 | 第37-53页 |
| 3.1 力触觉再现设备的整体方案设计 | 第37-38页 |
| 3.2 产生空间一维电磁场的电磁铁模块 | 第38-40页 |
| 3.2.1 电磁铁模块的设计 | 第38-40页 |
| 3.2.2 电磁铁模块的制作 | 第40页 |
| 3.3 带有磁性模块的穿戴式手套模块 | 第40-41页 |
| 3.3.1 永磁铁模块 | 第41页 |
| 3.3.2 穿戴式手套模块制作 | 第41页 |
| 3.4 基于Intel NUC的中央控制模块 | 第41-42页 |
| 3.5 基于Kinect的人手位置检测模块 | 第42-44页 |
| 3.5.1 Kinect体感器模块 | 第42-44页 |
| 3.5.2 Kinect SDK | 第44页 |
| 3.5.3 位置检测模块的实现 | 第44页 |
| 3.6 电磁铁驱动和控制模块 | 第44-51页 |
| 3.6.1 基于SA306A芯片的电磁铁驱动模块 | 第44-48页 |
| 3.6.2 基于TM4C1294微控制器的电磁铁控制模块 | 第48-51页 |
| 3.7 电源模块 | 第51-52页 |
| 3.8 本章小结 | 第52-53页 |
| 第四章 基于电磁场控制的力触觉再现设备的软件设计 | 第53-69页 |
| 4.1 力触觉再现设备的软件环境和方案设计 | 第53-55页 |
| 4.1.1 力触觉再现设备的软件环境 | 第53-54页 |
| 4.1.2 力触觉再现设备的软件方案设计 | 第54-55页 |
| 4.2 基于Kinect的人手位置检测模块软件设计 | 第55-57页 |
| 4.2.1 基于骨骼关节点的人手位置检测 | 第55-56页 |
| 4.2.2 基于深度信息的人手位置检测 | 第56-57页 |
| 4.3 线圈电流信号的产生和控制方法 | 第57-61页 |
| 4.3.1 基于离线仿真数据的电磁力控制方法 | 第57-59页 |
| 4.3.2 电流信号的驱动程序设计 | 第59-60页 |
| 4.3.3 电流信号的ADC采集程序设计 | 第60-61页 |
| 4.4 NUC与电磁铁控制模块的串口通信 | 第61-62页 |
| 4.4.1 NUC串口通信程序设计 | 第61页 |
| 4.4.2 电磁铁控制模块串口通信程序设计 | 第61-62页 |
| 4.5 力触觉再现设备的响应时间测定实验 | 第62-64页 |
| 4.5.1 电磁铁响应时间的理论分析 | 第62-63页 |
| 4.5.2 电磁铁时间常数的测量 | 第63-64页 |
| 4.6 力触觉再现设备的深度距离标定实验 | 第64-65页 |
| 4.7 电磁场和永磁铁所受电磁力的测量实验 | 第65-68页 |
| 4.8 本章小结 | 第68-69页 |
| 第五章 力触觉再现系统的仿真实验和数据分析 | 第69-75页 |
| 5.1 力触觉再现系统的实验环境 | 第69页 |
| 5.2 力触觉再现设备通用接口驱动的实现 | 第69-72页 |
| 5.2.1 DLL动态链接库的编写 | 第70-71页 |
| 5.2.2 力触觉设备与虚拟代理点的位置映射 | 第71-72页 |
| 5.3 立体图案的识别实验 | 第72-73页 |
| 5.4 柔性物体的感知实验 | 第73-74页 |
| 5.4.1 CHAI3D函数库建模 | 第73页 |
| 5.4.2 ORING虚拟柔性物体的感知实验 | 第73-74页 |
| 5.5 本章小结 | 第74-75页 |
| 第六章 总结与展望 | 第75-77页 |
| 6.1 工作总结 | 第75-76页 |
| 6.2 未来研究方向 | 第76-77页 |
| 参考文献 | 第77-81页 |
| 致谢 | 第81-82页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第82-83页 |
| 附录 | 第83-90页 |
| 附录 1：基于ANSYS的电磁场仿真和分析程序（ANSYS 14.0 环境，APDL语言） | 第83-84页 |
| 附录 2：基于SA306A芯片的电磁铁驱动电路原理图和PCB图 | 第84-86页 |
| 附录 3：基于Kinect深度信息的人手位置检测子程序（VS2013环境，C | 第86-87页 |
| 附录 4：基于TM4C1294微控制器的电磁铁控制模块子程序（部分子程序，CCS6.0 环境，C语言） | 第87-89页 |
| 附录 5：基于一维电磁场控制的力触觉再现设备中，电磁力与电流的映射函数g(x,y,z)的ANSYS离线仿真数据（0≤x≤7，-11≤y≤0，z=0） | 第89-90页 |
| 附录 6：电磁铁响应时间测定实验的部分ADC采样数据（电压单位为V，12 位ADC，0~4096对应电压范围为 0~3V） | 第90页 |
