Современная электроника №4/2026

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 39 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2026 камеры. Каждая камера герметич- но соединена с силиконовой трубкой (внутренний диаметр (ID) 1,5 мм) через канал размещения трубки, приклеен- ной к другой пневматической трубке внешним диаметром (OD) 4 мм для сое- динения камеры с выходом клапанов (рис. 2). Оптимальная толщина силико- нового рукава составляет 9 мм. Инновация (BAMH) заключается в устройствах, обеспечивающих как механотактильные/постоянные, так и вибротактильные импульсные стимулы с переменной интенсивно- стью в широком диапазоне частот. Таким образом, устройство может стимулировать рецепторы, включая SAII, чувствительные к постоянно- му стимулу, SAI, чувствительные к вибротактильному стимулу с часто- той менее 5 Гц, FAI, чувствительные к вибротактильному стимулу с часто- той от 5 Гц до 50 Гц, и FAII, чувстви- тельные к вибротактильному стиму- лу с частотой от 40 Гц до 400 Гц. При этом устройство способно одновремен- но стимулировать несколько плоских участков всей поверхности кончика пальца, т.е. фронтальную, боковую и нижнюю области пальца. Диапазон интенсивности импульс- ных воздействий и диапазон частоты вибротактильного импульса оцени- ваются посредством характеристики системы BAMH. BAMH представляет собой пневма- тически активируемый роботизиро- ванный интерфейс из условно мяг- кого материала. Сочетание мягкого материала, силиконовой структуры с пневматическим приводом даёт ряд преимуществ, как-то: отсутствие пода- чи жидкости под давлением и то, что пневматический привод является аль- тернативой гидравлическому приводу. С этим повышается удобство переноски и использования системы посредством надувания мягкой мембраны под низ- ким давлением (≤ 150 кПа). Внедрение подхода с использованием адаптивных мягких материалов облег- чает перепроектирование новых форм для производства персонализирован- ных устройств и, следовательно, улуч- шает адаптацию к контурам кончика пальца или других частей тела. Подсистема управления BAMH, пока- занная на рис. 2, включает электриче- ские и пневматические компоненты: электропневматическую подсисте- му управления и мягкий сенсорный интерфейс. Конструкция подсисте- мы генерирует постоянные тактиль- ные и вибротактильные импульсы с максимальной частотой 280 Гц (опре- деляемой быстро переключающими- ся клапанами) для стимуляции четы- рёх основных рецепторов (медленно и быстро адаптирующихся типов I и II), связанных с особенностями восприятия прикосновений человеком. Датчики давления (прямоугольники пурпурного цвета) контролируют пнев- матическое давление воздуха в камере. Схемы обработки (оранжевые прямо- угольники) усиливают и мультиплек- сируют сигналы от микроконтроллера. Схема срабатывания пневматического клапана (синие прямоугольники) пред- ставлена как иллюстрация трёх репре- зентативных сигналов. Она формирует данные для управления интерфейсом с разными рабочими циклами δ, интен- сивностью и частотой f, иллюстрируя три репрезентативных сигнала. К при- меру, для начального вибротактильно- го импульса f = 20 Гц и δ = 5%. Каждый пневматический клапан подключён к камере интерфейса, надетой на кон- чик пальца. Частотный анализ силы определя- ется значением быстрого преобра- зования Фурье (БПФ) из данных ряда сила-время. Точность БПФ зависит от длины временно́го ряда, где временно́й ряд содержит целое число периодов импульсного сигнала. Необработан- ные данные содержат «шум», поэто- му такие требования не валидны для анализа спектрального коэффициента. Анализ дифференциации воздействия (чувствительности датчика) В эксперименте участникам завязы- вали глаза, и далее, следуя процедуре, аналогичной описанной для интерфей- са кончика пальца, участники распола- гали правую руку в удобном положе- нии. К пальцу прикасались в одном месте последовательно с возрастаю- щей силой до тех пор, пока участник не мог почувствовать предел давления, за которым поверхность датчика теряла упругость. Для этого использовали пять волосков фон Фрея (рис.  3а). Затем про- цедура была повторена в семи областях четырёх пальцев руки. Четыре пальца руки с помощью воздействия импуль- сами электрического тока стимулиро- вали семь раз в каждой области двумя точками (четыре раза горизонтально/ поперёк пальца и три раза вертикаль- но/вдоль пальца) и дважды одной точ- кой. Порядок применения двухточеч- ного дискриминатора (рис. 3b) был случайным. Участники эксперимента указывали, чувствовали ли они воз- Рис. 2. Тактильная (BAMH) система Подпись к рис. 2: а – подсистема управления и интерфейс для кончика пальца; b – электропневматическая схема: регулятор давления (зелёные прямоугольники) определяет интенсивность воздействия Микроконтроллер Управление клапанами Управление клапанами Микроконтроллер Teensy 4.1 Датчики давления Обработка сигнала Усилитель ШИМ / аналог Обработка сигнала 0–10 [В] + 24 В V 1 V 15 0 0 0 δ' δ'' δ''' = 100% 1/f' t e 1 1/f'' P ' P '' P ''' V 15 R 150 Силиконовый рукав Силиконовые трубки Воздух USB ШИМ V1 ШИМ Vi ШИМ ШИМ ШИМ АЦП ШИМ V2 ШИМ АЦП ШИМ V15 Пневматические трубки