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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN111897427B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202010747239.0，技术领域涉及：G06F3/01；该发明授权基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法是由吴涓;何聪;张军;邵知宇;陈航设计研发完成，并于2020-07-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法，该方法再现了人感知真实物体表面硬度的主观感受，该方法首先对人手触摸真实物体时的交互数据进行采集，并输入力触觉感知模型中，计算人主观感知硬度的强度。然后再将主观感知硬度输入到硬度再现控制模型中，计算硬度再现装置的控制参数，并通过振动元件和力反馈装置产生融合机械刺激，将再现的硬度触感反馈给使用者。与传统的力触觉再现方法基于“刺激一致性”相比，该方法不是直接将真实交互时的力刺激复现给使用者，而是先计算真实刺激所产生的硬度感觉，再由力触觉控制模型控制再现装置产生与真实交互硬度触感一致的力触觉刺激，实现对非均质硬度对象的硬度触觉真实表达。

本发明授权基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法在权利要求书中公布了：1.一种基于触觉感知仿生特性的硬度触觉再现方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：交互数据的采集：远端力触觉传感器测量装置在主端操作者控制下按压物体，在按压过程中，通过力触觉传感器采集力触觉交互数据，包括力、位移、加速度，并计算提取出硬度感知过程中的力触觉刺激特征参数；步骤2：主观硬度感知强度的获取：将步骤1中提取的特征参数作为客观刺激特征参数，并将客观刺激特征参数输入到主观硬度触觉感知模型，得到当前被感知真实物体的主观硬度感知强度；步骤3：力触觉再现装置控制参数的确定：将步骤2中得到的主观硬度感知强度代入到力触觉控制模型中，计算力触觉再现装置的控制参数，控制参数包括力反馈控制参数和振动反馈控制参数；步骤4：硬度再现：根据步骤3中得到的控制参数，力触觉再现装置中的力反馈和振动反馈执行器产生融合的力振动触觉刺激作用给主端操作者，通过硬度再现控制模型从而实现对远端真实物体的硬度再现；步骤2中主观硬度触觉感知模型是指已建立的交互特征参数与主观硬度感知强度的多输入单输出的回归模型,该模型描述了客观交互数据中与力、振动相关的特征和主观硬度感知强度之间的量化关系，模型表达为下式：H＝k1·logGS-k2·logPFP其中，GS为全局刚度Nmm，指完整按压过程中力与位移比值的平均值，即引起单位位移所需的力，表现了物体整体硬度的特征，PFP为峰值力位移Nmm，是指在一段时间内的按压力的峰值与峰值点对应的位移的比值，即按压过程的不同阶段对应的局部刚度，反映了力、位移随时间变化的瞬态特征；GS、PFP通过交互过程中传感器测量到的力、位移数据计算得到，H表示主观硬度，k1、k2为偏回归系数，表示特征参数对感知结果的影响程度，值越大说明该特征对主观感知结果影响权重越大，偏回归系数的符号表明，主观感知的硬度强度与全局刚度GS的对数正相关，与峰值力位移PFP的对数负相关；硬度再现控制模型最终将主观感知硬度通过力和振动反馈装置实现，控制形式包括控制机械力大小F和振动频率大小fv，力反馈和振动反馈在控制中所占的权重与感知模型的偏回归系数一致，模型表达如下：F＝kf·k1·GS·xd 其中，kf表示力反馈控制系数，kv表示振动反馈控制系数，分别根据不同力反馈装置和振动元件的客观输出特性确定，用来调整力和振动的大小使其满足力触觉再现装置的输出范围，xd为力触觉再现装置探针穿透虚拟物体表面的法向深度；由于振动频率与振动强度的关系曲线趋于倒”u”型，即随着振动频率的增大，振动强度先增加后减小，超过250Hz时，振动频率与振动强度成负相关的关系，fv所代表的控制频率输出范围取振动频率与振动强度呈负相关的频段，为初始振动频率，取与振动强度呈负相关的频段频率最小值；PFPxd是PFP随位移变化的函数，表示按压过程的不同阶段对应的PFP的取值；Pcv为产生振动反馈的临界PFP值，即按压过程中实时的PFP值大于该临界值时，产生振动反馈，小于临界值时，没有振动反馈，只有力反馈，临界的PFP值根据再现的可形变样本的固有物理属性统计计算得到，对于不同类型物体的硬度再现。

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