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龍圖騰網恭喜東南大學申請的專利基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN111897427B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-27發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202010747239.0，技術領域涉及：G06F3/01；該發明授權基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法是由吳涓;何聰;張軍;邵知宇;陳航設計研發完成，并于2020-07-29向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法，該方法再現了人感知真實物體表面硬度的主觀感受，該方法首先對人手觸摸真實物體時的交互數據進行采集，并輸入力觸覺感知模型中，計算人主觀感知硬度的強度。然后再將主觀感知硬度輸入到硬度再現控制模型中，計算硬度再現裝置的控制參數，并通過振動元件和力反饋裝置產生融合機械刺激，將再現的硬度觸感反饋給使用者。與傳統的力觸覺再現方法基于“刺激一致性”相比，該方法不是直接將真實交互時的力刺激復現給使用者，而是先計算真實刺激所產生的硬度感覺，再由力觸覺控制模型控制再現裝置產生與真實交互硬度觸感一致的力觸覺刺激，實現對非均質硬度對象的硬度觸覺真實表達。

本發明授權基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法在權利要求書中公布了：1.一種基于觸覺感知仿生特性的硬度觸覺再現方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：步驟1：交互數據的采集：遠端力觸覺傳感器測量裝置在主端操作者控制下按壓物體，在按壓過程中，通過力觸覺傳感器采集力觸覺交互數據，包括力、位移、加速度，并計算提取出硬度感知過程中的力觸覺刺激特征參數；步驟2：主觀硬度感知強度的獲取：將步驟1中提取的特征參數作為客觀刺激特征參數，并將客觀刺激特征參數輸入到主觀硬度觸覺感知模型，得到當前被感知真實物體的主觀硬度感知強度；步驟3：力觸覺再現裝置控制參數的確定：將步驟2中得到的主觀硬度感知強度代入到力觸覺控制模型中，計算力觸覺再現裝置的控制參數，控制參數包括力反饋控制參數和振動反饋控制參數；步驟4：硬度再現：根據步驟3中得到的控制參數，力觸覺再現裝置中的力反饋和振動反饋執行器產生融合的力振動觸覺刺激作用給主端操作者，通過硬度再現控制模型從而實現對遠端真實物體的硬度再現；步驟2中主觀硬度觸覺感知模型是指已建立的交互特征參數與主觀硬度感知強度的多輸入單輸出的回歸模型,該模型描述了客觀交互數據中與力、振動相關的特征和主觀硬度感知強度之間的量化關系，模型表達為下式：H＝k1·logGS-k2·logPFP其中，GS為全局剛度Nmm，指完整按壓過程中力與位移比值的平均值，即引起單位位移所需的力，表現了物體整體硬度的特征，PFP為峰值力位移Nmm，是指在一段時間內的按壓力的峰值與峰值點對應的位移的比值，即按壓過程的不同階段對應的局部剛度，反映了力、位移隨時間變化的瞬態特征；GS、PFP通過交互過程中傳感器測量到的力、位移數據計算得到，H表示主觀硬度，k1、k2為偏回歸系數，表示特征參數對感知結果的影響程度，值越大說明該特征對主觀感知結果影響權重越大，偏回歸系數的符號表明，主觀感知的硬度強度與全局剛度GS的對數正相關，與峰值力位移PFP的對數負相關；硬度再現控制模型最終將主觀感知硬度通過力和振動反饋裝置實現，控制形式包括控制機械力大小F和振動頻率大小fv，力反饋和振動反饋在控制中所占的權重與感知模型的偏回歸系數一致，模型表達如下：F＝kf·k1·GS·xd 其中，kf表示力反饋控制系數，kv表示振動反饋控制系數，分別根據不同力反饋裝置和振動元件的客觀輸出特性確定，用來調整力和振動的大小使其滿足力觸覺再現裝置的輸出范圍，xd為力觸覺再現裝置探針穿透虛擬物體表面的法向深度；由于振動頻率與振動強度的關系曲線趨于倒”u”型，即隨著振動頻率的增大，振動強度先增加后減小，超過250Hz時，振動頻率與振動強度成負相關的關系，fv所代表的控制頻率輸出范圍取振動頻率與振動強度呈負相關的頻段，為初始振動頻率，取與振動強度呈負相關的頻段頻率最小值；PFPxd是PFP隨位移變化的函數，表示按壓過程的不同階段對應的PFP的取值；Pcv為產生振動反饋的臨界PFP值，即按壓過程中實時的PFP值大于該臨界值時，產生振動反饋，小于臨界值時，沒有振動反饋，只有力反饋，臨界的PFP值根據再現的可形變樣本的固有物理屬性統計計算得到，對于不同類型物體的硬度再現。

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