随着科学技术的发展,触觉反馈技术在生活中得到了广泛的应用,特别是在遥感操作、游戏、医疗等方面触觉反馈技术有着广阔的前景。在各种触觉再现方法中,电触觉由于刺激灵活、实现装置简单、脉冲参数精确可控等特点而受到研究者的广泛关注。目前,基于微电流刺激的虚拟触觉反馈研究主要存在以下问题:(1)现有的电触觉研究中采用的刺激电极大多为表面式单电极,在电刺激过程中随着受试者刺激部位姿态的改变,表面电极与刺激靶点间易产生相对移动现象,影响刺激效果;(2)当前基于神经元的电生理研究,较多分析脉冲类型对刺激响应的影响,较少针对详细的脉冲参数与神经纤维刺激响应之间的关系进行研究分析;(3)目前开展的电触觉反馈研究,大多针对相关模型的刺激函数和刺激模式进行定性分析,忽略了对电生理触感分级实验的量化评估方式进行研究。本文将针对上述关键问题开展研究:(1)针对电刺激过程中刺激靶点移动的问题,设计一个同时由多个电极触点组成的柔性电极阵列,通过增加或减少一个或多个通道的刺激脉冲,改变激活的电极触点,实现刺激位置以及刺激范围的动态调整,对比相关文献所使用的刺激电极,在改进刺激选择性和控制能力方面都具有优越性能。实验表明大、小电极触点尺寸分在12-14mm、7-9mm内,电极间距在2-6mm内时,刺激的准确性最优。(2)在神经元电生理研究中,针对模型分析的局限性,基于神经纤维传导模型,对电脉冲参数与神经纤维刺激响应之间的关系进行研究,并选用三种不同波形脉冲,设计多组同一波形下不同脉冲参数刺激的对比实验。相比于其他文献,本文对神经纤维刺激响应情况的分析更加全面细致。(3)提出皮肤神经电刺激模型,基于该模型刺激函数进行仿真实验并确定电流参数,设计电生理触感分级实验。针对评估方式的局限性,提出一种基于电生理触感分级实验的定量评价方法,对不同刺激模式下皮肤感受器的实际再现效果进行量化评估。该评估方法对Meissner触觉小体与Merkel触盘的量化评估结果都与仿真结果一致,达到的良好的评估效果。本文通过结合神经元电生理机制与动作电位理论开展了电触觉刺激研究工作,在神经纤维动作电位传导分析的基础上,建立人体皮肤电刺激模型并设计电触觉生理实验,为基于电刺激的触觉反馈研究提供了一种新的思路。