气动触觉和力觉反馈手套的基础研究

力触觉设备可以分为触觉再现设备(tactile device)和反馈运动知觉力的力觉再现设备(kinesthetic device)。

触觉再现设备一般用于再现触摸觉纹理信息，且通常装配在力觉再现设备上联合使用。虽然人机交互接口可以使用人体的许多部位来完成人机交互作用，但是以基于手的力触觉设备较为发展成熟和使用广泛。

触觉再现设备一般通过采用各种方法来刺激皮肤的触觉感受器，如空气风箱或喷嘴、电激励产生的振动、微型针阵列、直流电脉冲和功能性的神经肌肉刺激等。

力觉再现设备要求能够提供真实的作用力来阻止用户的运动，这就要求使用较大的激励器和结构，使得这类设备比较复杂和昂贵。根据使用时安装位置不同，力觉设备又可以区分为地面、桌面固定式的和基于身体式的。前者包括各种力反馈操纵杆和桌面式设备，后者一般指装配在操作者四肢或者手指上的设备。

根据内在的机械行为特征，力觉再现设备可以分为阻抗型和导纳型。阻抗型的设备用于再现阻抗特性，它根据输入的位移域速度床计算输出力;导纳型的设备则相反，它通过根据输入作用力的大小来输出位移域速度)量。由于阻抗型设备相对设计简单制造便宜，大部分的力觉再现设备都属于这一类型。而导纳型的设备往往应用于需要较大工作空间和较大作用力的场合。

从采用何种器件(电机或制动器)来获得力触觉再现效果，力觉再现设备可以区分为有源的(能产生能量)或者无源的(不能产生能量)。有源的设备往往采用电机作为致动器，它能够以相对较快的响应速度获得任意方向的力/力矩。但是它的这种有源性，有时候会引起系统的不稳定，严重损害力触觉再现的效。采用制动器等无源器件的设备永远都是稳定的，因为它只消耗能量。虽然这类设备能够产生较大的力/力矩，但是该力/力矩的方向却被限定外力/力矩作用的反方向，它不能产生任意方向的力/力矩。此外，制动器的响应速度较慢也进一步限制了力触觉再现的性能。