作为虚拟现实和增强现实技术的关键技术之一,触觉交互不仅能够让使用者触摸和感知虚拟物体对象,还允许其进行主动操作来完成与虚拟环境的双向交互。近年来,得益于5G通信技术的发展和超高可靠低延迟通信技术的出现,远程触觉再现的实现成为了可能。其中,受到大规模传染性疾病的影响,远程触诊技术有着最为迫切的实现需求。远程触诊技术在病人端进行触觉感知采集,通过有线或无线网络传输到医生端,并利用各类触觉装置进行重现,从而在分隔医生与病人的情况下完成诊断操作,为传染性疾病的诊治提供了全新的思路。本研究主要关注远程的软组织触诊技术,包括利用手持式触诊操作杆的触觉感知与采集,以及基于电磁式触觉装置的运动知觉再现与振动触感增强。论文的主要研究工作如下:1.手持式触觉感知采集。设计融合视觉-惯性-压力传感器的手持式触诊操作杆,融合姿态和压力数据来计算触觉反馈力,融合视觉和惯性信息来实现高频精确的定位,从而完整而全面地捕捉触诊过程中操作杆的位置、姿态和压力信息;2.动态的电磁式触觉装置设计。电磁式触觉装置以三个位姿可调的铁芯线圈阵列在空间中激发电磁场,对位于磁场中的磁性操作杆产生磁力作用来模拟触觉反馈。线圈电流以H桥结构电路驱动,四路互补的高频方波被用于控制桥臂的开关状态,从而调整线圈励磁电流的大小和方向,并论证了此种电流驱动方式下的触觉反馈刷新频率能够满足人类皮肤运动知觉感知的动态要求;3.准确的运动知觉再现。推导了电磁式触觉装置中铁芯线圈的电流和磁场的生成过程,以及线圈阵列的磁场叠加模式。建立了线圈阵列磁场生成的时变状态空间模型,通过实测和仿真分别获取模型的结构参数和材料参数,并结合驱动电压、电流和磁场的实验证明了模型的准确性。利用操作杆定位结果实时更新磁场生成模型,结合预测控制实现了准确的磁场生成;4.引导操作的振动触感反馈。在用于线圈电流驱动的方波上叠加超高频的振动调制信号,通过设计振动信号的频率、振幅、持续时间等时间特性来传递不同的操作引导信息,来辅助使用者方便地确定运动知觉再现的位置。