移动终端指尖交互的形变与接触力研究

【摘要】智能手机和平板电脑等移动终端正快速地改变人们的工作和生活。指尖操作是目前移动终端信息输入的主流技术。目前，移动终端的指尖交互主要监测指尖在触摸屏上的位置信息或接触面积信息完成操作，尚不能利用指尖接触力信息定义交互行为。依据指尖接触力信息设计更为丰富多彩的移动终端交互方法已成为人机交互技术的研究热点和发展必然。本文旨在探究指尖在移动终端交互过程中的形变和接触力的内在机理，为指尖人机交互技术的研发提供数据支撑和理论依据。本文的主要内容有：简要介绍了当前移动终端指尖交互技术现状后，第一章重点阐述了指尖接触力交互（触觉交互）的研究背景和意义，分析了国内外指尖触觉交互和测量的研究现状，明确了本文的研究目标，提出了本文的研究内容。基于手指的结构和生理特征，第二章探究了指尖厚度形变和接触力的关系。通过美国Tekcsan公司的GRIPSYSTEM握力压力分布测量设备，构建实验平台，同步测量指尖厚度形变的数据和指尖接触力的数据，并在MATLAB中对测得的数据进行处理和分析，提炼出一种基于指尖厚度形变的接触力生成模型，为移动终端指尖接触力交互提供理论模型。探究指尖交互过程中指尖接触面积和指尖接触力的关系，第三章开展了手指静态主动按压时指尖接触面积和指尖接触力测量实验。设计实验内容，通过GRIPSYSTEM设备同步测得指尖接触面积和接触力数据，分析和处理测得的数据，提炼出不同指尖接触面积区域内对应的指尖接触力大小区间范围，依据指尖接触面积，发现有明显区分度的指尖接触力取值区间，为研发基于指尖接触力信息的移动终端指尖交互技术提供数据支撑。第四章开展了指尖点击交互的接触力测量实验。设计实验内容，通过美国MotionLabSystems公司的表面肌电系统，采集驱动指尖点击运动的蚓状肌和伸指总肌的肌电信号，对肌电信号进行时域和频域分析，得出指尖点击运动疲劳特征的变化规律，并测量指尖点击频率和对应的接触力大小，得出指尖点击交互时接触力大小区间范围和分布概率情况。第五章开展了指尖滑移交互时接触力的测量实验。设计实验内容，测量和分析指尖移动交互过程中接触力变化情况，为研发基于指尖接触力信息的移动终端指尖交互技术提供数据支撑。第六章是本文的研究总结和对今后研究工作的展望。
【作者】邵明朝；
【导师】杨文珍；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】移动终端；指尖交互；指尖形变；接触力；实验测量；

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