空气压膜效应触觉反馈技术能够使人在普通触摸屏上感受到被显示物体的形状、纹理以及柔软性,实现自然逼真的触觉再现,一直是人机交互领域的研究热点之一,在多媒体终端实现触觉再现将会推动人机交互领域蓬勃发展。目前,空气压膜效应触觉反馈技术的研究主要集中在触觉反馈实验样机制作、触觉力建模分析及触觉渲染方法等方面,然而对于在多媒体终端实现空气压膜效应触觉反馈技术的相关研究相对较少。本文针对现有触觉反馈终端交互范围小的问题,设计并制作了集成于多媒体终端的空气压膜效应触觉反馈样机,通过实际测量实验客观评测了该设备的触觉反馈性能,得到了驱动信号幅度与触觉力的表征关系,为空气压膜效应触觉渲染方法提供数据参考。本文还分析了静电力触觉反馈与空气压膜效应触觉反馈融合时触觉力的呈现形式,探究了两种触觉反馈方法融合使用的可能性,为多种触觉反馈融合的研究提供参考。本文的主要工作如下:(1)根据空气压膜效应触觉反馈原理,对压电陶瓷振动模态进行分析,选择合适的振动模态并确定压电陶瓷的物理尺寸和材料参数,确定了尺寸为28?8?0.8mm的压电陶瓷片,设计了空气压膜效应触觉反馈终端总体结构。(2)根据空气压膜效应驱动信号需求,确定了驱动信号设计原则。设计了空气压膜效应驱动信号硬件电路,包括波形产生电路、幅度调节电路、高压放大电路和电源电路。利用Altium Designer软件设计电路图并制作了电路实物,完成空气压膜效应触觉反馈多媒体终端的制作。(3)介绍了直接数字频率合成芯片AD9834的使用方法,给出了AD9834芯片的数据写入流程和整体驱动信号合成程序流程,完成了信号类型的选择并选定了信号的频率和相位。利用微软MFC应用程序框架开发上位机参数设置程序。最后结合硬件电路和上位机参数设置程序测试了输出信号的波形、幅度和频率。硬件电路可以输出幅度为60V,电流为3A,频率为100KHz的驱动信号。(4)通过Matlab平台仿真了驱动信号与挤压力的关系。搭建了挤压力测量平台,介绍了空气压膜触觉反馈客观评测方法,研究了交互过程中不同驱动信号与挤压力的映射关系,驱动信号为60V时获得的挤压力为0.15N。最后,在已有静电力触觉反馈屏上粘贴压电陶瓷,制作了静电力与空气压膜效应融合触觉屏幕,研究了静电力触觉反馈和空气压膜效应触觉反馈在融合时融合力的呈现形式,两种触觉反馈技术可以融合使用,不会产生干扰。本文的主要贡献和创新如下:(1)设计了基于空气压膜效应触觉反馈的多媒体终端样机总体结构,实现了可用于多媒体终端的空气压膜效应触觉反馈样机,为空气压膜效应触觉反馈终端开发提供借鉴。(2)研究了驱动信号对空气压膜效应触觉反馈的影响,建立了驱动信号幅度与挤压力的映射关系,为空气压膜效应触觉渲染方法研究提供数据指标。(3)研究了静电力触觉反馈与空气压膜效应触觉反馈的融合使用的可能性,测量分析了静电力和挤压力的融合力呈现形式,为多种触觉反馈技术的融合提供方案。上述工作为空气压膜效应触觉反馈多媒体终端样机的设计制作、空气压膜效应触觉反馈的客观评测以及静电力触觉反馈技术与空气压膜效应触觉反馈技术的融合提供了参考方案,具有一定的应用价值。