机械工程学报

作者：陈思, 高驰, 杨传壮, 瞿曹妍, 茹伟民, 许彬, 顾成义, 顾海娟, 唐杰

单位：1. 江苏大学流体机械工程技术研究中心 镇江 212013;2. 江苏海宇机械有限公司 兴化 225700

关键词：触觉感知,手指模型,有限元仿真,皮肤摩擦；

基金：国家自然科学基金(52475190)、中国博士后面上(2024M751165)和高端装备界面科学与技术全国重点实验室开放基金资助项目。

触觉是是人体与外部环境进行信息交互的重要方式之一，人们可以通过指尖皮肤内密集分布的对振动、伸张等行为作出响应的各种触觉感受器来感知并识别物体。在触觉感知过程中，人体皮肤的应力应变较难测量，因此建立手指的数值模型，探索接触摩擦过程中皮肤的应力应变是研究触觉感知的有效手段。研究触觉感知中皮肤与感受器的力学响应，可以帮助开发仿真皮肤，提高触肤产品的舒适性；帮助拓展触觉技术的应用，提高触觉传感器的敏感度。针对指尖与物体表面接触过程，建立了指尖的有限元模型，分析了静接触和滑动接触时指尖皮肤的应力应变及对皮肤触觉感受器的影响，研究表明，在静摩擦状态下，样本纹理使得手指的真皮处的应力集中点增多。在滑动摩擦状态下，手指的应力最大值的位置在手指内向滑动方向偏移，且随着指尖变形呈现波动变化。此外，滑动速度能够影响感受器的应力变化，手指在高速滑动时感受应力幅值及刺激响应频率均高于低速滑动。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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