力触觉再现是一种借助计算机和专门的交互工具,为用户提供模拟的力觉反馈和触觉反馈的人机交互技术,它使用户能够通过力触觉反馈直观地感受虚拟物体的物理属性并做出相应的操作,对提高用户在交互过程中的真实感和沉浸感具有重要意义。穿戴式力触觉再现手套允许操作者以一种自然的方式与虚拟世界进行多点模式的力触觉交互,使人手的灵巧性得到充分的发挥,在虚拟现实和遥操作等诸多领域拥有广泛的应用前景。本文将电磁驱动应用于力触觉再现,旨在探索一种面向自然交互的一维多点力触觉再现技术。本文以电磁场和电磁力的物理原理为基础,设计了一套面向自然交互的一维多点力触觉再现手套系统。系统的硬件部分主要由背景磁场生成及控制模块、穿戴式力触觉再现手套模块、视觉再现模块、中央控制模块、手势及指尖位置检测模块、驱动控制模块等组成。其中:背景磁场生成及控制模块的核心部件为层叠式电磁铁模组,由15个激励单元沿轴向堆叠而成;穿戴式力触觉再现手套模块的核心部件为3个指尖电磁铁,分别与操作者的拇指、食指和中指相对应。在完成系统硬件设计的基础上,设计并实现了系统软件,完成了包括CHAI3D的虚拟环境模块、手势及指尖位置检测模块、一维多点力触觉再现控制模块、系统通信模块和PWM信号生成模块等的程序设计。面向所设计的硬件平台,提出了“电流同向”和“二分电流反向”两种激励方法,用于为做出不同手势的人手提供一维多点可调力触觉反馈。最后,基于所搭建的系统,开展了两个基础的应用实验——虚拟物体感知实验和虚拟物体抓取放置实验。实验结果表明,实验对象识别4种简单的三维虚拟物体的平均成功率为83.93%,在有力触觉反馈的情况下完成虚拟物体抓取放置任务所需的平均时间相比在无力触觉反馈的情况下缩短了37.45%。本文所提出的基于电磁驱动的一维多点力触觉再现手套系统能够以非约束的方式为操作者提供一维多点力触觉反馈,为实现自然的力触觉人机交互开辟了新的可能性。