触觉感知与听觉感知、视觉感知一样是人类辨别外界物体的主要感知方式,是一个综合了机械感知、生理学感知和心理学感知的概念。由于其在机器人、医疗健康、航空航天、军事、智能制造和汽车安全等领域的广泛应用需求,得到了越来越多科研人员的高度重视。然而关于触觉感知与皮肤摩擦之间的作用关系尚不清楚,也很少有研究从人类皮肤的接触行为以及接触机制方面深刻理解触觉感知的产生机理。本文综合机械物理学、心理物理学方法,运用摩擦学测试手段和事件相关电位技术,初步分析了确定性纹理表面特征高度对摩擦感知的影响,探索了手指摩擦行为与触觉感知的关系,为触觉感知的实际应用提供理论依据。主要的研究工作及结论如下:通过模拟日常生活中手指接触物品时的工况,探究了载荷、织构高度等对指尖皮肤以及人造皮肤摩擦行为的影响,详细分析了皮肤在摩擦过程中的黏着、滞后以及互锁作用机制,确定了不同织构高度对摩擦力的影响程度,试验结果表明,在相同载荷作用下,随着样品织构高度逐渐增加,指尖皮肤与样品接触时的摩擦力会逐渐增大,而黏着摩擦力随着样品表面织构高度的增加所占比重越来越小,滞后摩擦力以及与变形直接相关的互锁作用力随样品高度的增加而不断增加;对于变形程度较小的人造皮肤,黏着摩擦力在样品织构高度小于等于0.3 mm时占据主导地位,之后滞后摩擦力会越来越明显。通过心理物理学中常用的oddball范式来诱发认知电位P300,对被试人员的头皮ERP空间电位分布图、P3成分的潜伏期与波幅等数据对比分析后发现,样品织构高度会影响人体指尖皮肤的摩擦感知,手指在摩擦接触不同织构高度的样品时,其ERPs中的P300潜伏期和峰值不同。纹理特征高度大的样品诱发的P300的潜伏期小,峰值大,感知明显;纹理特征高度小的样本与之相反。样品表面纹理特征会通过影响指尖皮肤的摩擦行为,进而影响人体的触觉感知。摩擦力信号与脑电信号具有强烈的相关性。摩擦触觉感知主要取决于由指尖皮肤变形引起的滞后摩擦(与接触面大小呈正相关)和互锁作用(手指皮肤的犁沟摩擦与攀附作用),滞后摩擦力大的P3潜伏期短,幅值大,感知明显。