电触觉设备作为一种主流的触觉反馈设备,具有频率响应速度快、易于提供多点触觉反馈、便于集成控制等优点,在人类生活中的各个方面得到了广泛应用。事实上,电极-手指皮肤阻抗模型的精确性对电触觉设备的设计、控制和优化至关重要,然而这种重要性在现有的电触觉设备设计中常常被忽略。因此,现有的电触觉设备无法为人体手指提供足够准确和可靠的触觉反馈信息。所以亟需对电极-手指皮肤阻抗模型进行研究,进而设计出一个可靠且准确的电触觉反馈设备,用于获取更为真实的电触觉信息。本文的主要贡献如下:1、提出了一种新型电极-手指皮肤阻抗模型,提高了电触觉设备设计中皮肤阻抗模型的精确性。具体来说,该模型由电路模型和数学模型组成。所提出的阻抗电路模型充分考虑皮肤的生理特性,表皮与电极之间的接触阻抗,以及在电刺激时周围环境带来的干扰,进而获得了更为完备的阻抗电路模型。基于所提出的电路模型,进一步推导出阻抗数学模型,定义了激励频率与手指皮肤阻抗之间的数学关系。实验结果表明,所提电极-手指皮肤阻抗模型具备有效性和精确性,能够为电触觉设备的设计提供准确的手指皮肤阻抗数据。2、提出了一种自适应飞蛾火焰优化正余弦算法,实现了对电极-手指皮肤阻抗模型中参数的精确估计。该算法以飞蛾火焰优化算法为主体,设计了自适应分群策略、正余弦更新策略和火焰数恒定策略三种新策略对其进行改进,获得了较好的平衡勘探与开发能力,进一步提高了阻抗模型参数的求解精度。实验结果表明,所提的自适应飞蛾火焰优化正余弦算法具有良好的全局搜索能力,能够有效解决阻抗数学模型中存在的参数估计问题,并且所获得的模型参数精度更高。3、基于所提新型电极-手指皮肤阻抗模型,设计了一款能够为手指提供多点电刺激反馈的电触觉设备。该设备充分考虑了人体安全性以及手指皮肤的阻抗特性,构建了一种更符合人体手指生理学特性的指腹电极阵列,并定制了可调直流恒压高压模块来驱动电极阵列。基于该设备进行了刺激与触觉感受的实验,实验结果表明,所设计的电触觉设备能够为人体手指反馈真实可靠的电触觉信息。