基于ARM+CPLD架构的水射流触觉显示器技术研究

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触觉显示技术是当前的研究前沿和热点,同时也是发展我国遥操作机器人及视触觉功能替代所急需的技术,探索和发展新型触觉显示技术是当前触觉研究的重要任务。现阶段,触觉研究领域触觉显示方式主要有气动触觉、振动触觉、电触觉和功能性神经肌肉刺激。以上触觉刺激方法在理论与实践上都存在一定程度的不足,如气动触觉存在带宽低的缺点,长时间使用会导致肌肉疲劳和减低使用者感觉能力;电刺激触觉易引起电刺痛等不舒服的感觉;功能性神经肌肉刺激触觉由于需要手术并可能损伤神经肌肉系统而难以推广应用。 论文采用课题组在领域内首次提出的水射流触觉显示方法作为技术手段,在研究工作积累的基础上,以射流触觉理论模型为指导,针对射流触觉几何图文显示及“彩色”射流触觉图文显示进行应用技术研究,并开发射流触觉显示器,论文研究工作主要包括以下几个方面: 1)针对射流触觉图文显示应用需求,确定以ARM微处理器S3C4510B为主控制器的水射流触觉显示器方案,并论证了技术可行性。 2)以S3C4510B为主控制器和Altera CPLD芯片EPM570T144扩展系统I/O口,完成系统软硬件设计,该系统硬件简洁稳定,抗干扰性强。 3)研究基于PC平台的软件设计方法,实现上位机与下位机之间以太网通信以及两者之间触觉几何图文数据的传输。 论文工作表明,基于ARM和CPLD的水射流触觉显示器功能丰富、稳定可靠,能够实现触觉图文显示,并在触觉替代视觉实验中取得了较好的实验效果。
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