智能化、多通道是人机交互技术的发展趋势，利用人的听觉、视觉、触觉、嗅觉等通道以并行的方式与计算机进行交互，极大地提高了人机交互的质量和效率。其中，触觉作为人感知外部世界的重要通道，被广泛应用于人机交互领域。在虚拟现实系统及遥操作系统中，触觉再现技术能够提高系统的真实感和沉浸感。在目前现有的触觉再现技术中，基于摩擦力控制的触觉再现技术能够实现连续的、精细的纹理触觉再现，已成为触觉再现领域的一个研究热点。因此，设计一套基于摩擦力控制的触觉再现系统就显得尤为重要。本文基于空气压膜效应，进行了基于摩擦力控制的触觉再现系统研究。首先，通过对空气压膜效应进行理论分析，获得了触觉再现面板表面摩擦力系数与面板振动幅度之间的关系。然后，利用有限元分析软件ANSYS分析了面板的振动特性与面板尺寸、压电陶瓷粘贴位置等参数之间的关系。其次，进行了触觉再现系统的硬件电路设计。该系统主要由触觉再现面板模块、压电陶瓷激励信号生成模块、手指位置检测模块、机器视觉处理模块、系统中央控制模块及电源模块等部分组成。其中，触觉再现面板模块由刚性触觉面板和压电陶瓷阵列组成，作为操作者与系统进行交互的接口，用于信息的表达；压电陶瓷激励信号生成模块用于提供压电陶瓷的驱动信号；手指位置检测模块用于实时采集不断变化的操作者手指位置信息，并将采集到的位置信息转换成数字量信息，传送至系统中央控制模块；机器视觉处理模块主要用于图像信息的采集及显示；系统中央控制模块主要包括基于ADI BF609微控制器的嵌入式系统，用于协调各个模块间的工作，使整个系统实现基于摩擦力控制的触觉再现；电源模块为系统的各个模块提供所需的工作电压，确保系统正常工作。根据上述设计实现原型系统，进行实验分析，以验证该系统的有效性。这些实验包括触觉面板振动特性研究实验、摩擦力系数感知阈值实验、摩擦力系数区分感知实验、几何图形和汉字的感知实验。实验结果表明，人手指能感知到面板表面摩擦力减小时所需的最小驱动电压峰值为24.2V；人手指能识别出两种摩擦力系数差异时所需的驱动电压峰值的差值最小为14.8V。这些实验表明本文所设计的触觉再现系统能够成功实现触觉输出，并能应用于基于触觉再现的简单图形和汉字的认知。最后，在总结了本文所开展的研究工作的基础上，提出了基于摩擦力控制的触觉再现系统所面临的挑战及今后的发展趋势。