Современная электроника №4/2026

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 40 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2026 Измерительные устройства Гаптическая система Волоски фон Фрея Безымянный палец Средний палец Указательный палец Большой палец P [кПа] Среднее внутреннее давление в камерах Теоретическое давление волосков фон Фрея P [кПа] 95 40 85 36 75 32 65 28 55 24 45 20 действие и в каких точках, в каком направлении (вертикально или гори- зонтально). Кроме того, исследователи наблюдали за расширением зрачков, потоотделением в типичных зонах и особенно – за изменением окраса участ- ка пальца, находящегося под воздей- ствием электронных импульсов, уве- личивая давление интерфейса вокруг участка побледнения кожного покрова. Описание и принцип действия системы тактильной обратной связи Тактильная система обратной связи состоит из нескольких компонентов. К ним относятся: модуль управления с электронными датчиками, биоин- спирированный мягкий тактильный интерфейс, компрессор, источник пита- ния, внутренние камеры и застежки- липучки, которые затягивают тактиль- ный интерфейс на пальце (рис.  1б). Мембрана (внутренний диаметр 1,4 мм и толщина 0,5 мм) и электропневмати- ческая подсистема управления позво- ляют стимулировать давлением сжа- того воздуха участок пальца. Электропневматическая подсистема управления (рис. 2) состоит из печат- ной платы – PCB (схемы управления, датчиков и привода), быстродействую- щих переключающих клапанов (выде- лены жёлтыми прямоугольниками), пропорционального регулятора давле- ния (выделены зелёными прямоуголь- никами) и электрических и пневма- тических источников питания. Плата Teensy 4.1 содержит микроконтроллер, имеющий 22 независимых таймера для одновременного обеспечения частот- ных выходовШИМ, 18 аналоговых вхо- дов с разрешением 10-битного анало- го-цифрового преобразователя (АЦП) и последовательные порты USB для свя- зи с внешними устройствами, к приме- ру, ПК. Один выход ШИМ (с рабочим циклом δ от 0% до 100%) определяется с помощью переменной от 0 до 255 соот- ветственно и вместе с фильтром Бат- терворта II порядка позволяет модули- ровать внутреннее давление системы через пропорциональный регулятор давления Camozzi K8P c диапазоном выходного сигнала 0–300 кПа. Пятнад- цать выходов ШИМ используются для управления быстродействующими переключающими клапанами FESTO, MHE3 (3/2-ходовые, нормально закры- тые, давление 0,9–800 кПа, максималь- ная частота переключения 280 Гц) с использованием электронного моду- ля срабатывания клапанов (выделе- ны синими прямоугольниками). Четыр- надцать из этих клапанов подключены к камерам интерфейса кончика паль- ца. Пятнадцатый клапан разработчики в данном случае считают фиктивным, поскольку его выход отключён. Но этот клапан-канал нужен, так как активи- руется во время тестов дифференциа- ции стимулов, когда работает только одна из пневматических камер. Два управляемых клапана – датчика дав- ления Honeywell PX2 с рабочим напря- жением 5 В (выделены пурпурными прямоугольниками), подключённые к АЦП микроконтроллера, контролируют замеренное на выходе регулятора дав- ления давление системы и внутреннее давление камеры (измеренное на выхо- де одного переключающего клапана). Частота дискретизации 1 кГц. Компрес- сор с резервуаром и электропитанием обеспечивает мощность, необходимую для электропневматической системы. Для обеспечения безопасности во вре- мя экспериментов максимальное зна- чение общего внутреннего давления системы ограничено на уровне 150 кПа. Показатели внутреннего давления камеры, в зависимости от его силы через мембрану, получены с помо- щью одноточечного тензодатчика Tedea Huntleigh Model 1004 с диапазо- ном 3Н. Тензодатчик установлен на движущемся рельсе Zaber X-LSM100A напротив камеры. Тензодатчик в кон- такте с камерой определяет максималь- ное воздействие 200 мН, что примерно соответствует в данных условиях дав- лению 178,2 кПа. Во время испытаний в устойчивом состоянии данные с тензо- датчика снимались с частотой 2,5 кГц. Характеристика тестов и системы BAMH Вибротактильный импульсный сти- мул, предоставляемый тактильной системой, оценивался с помощьюмоду- лированных тестов. Тесты проводились с использованием частоты сигнала сра- батывания клапанов 20 Гц и рабочего цикла 5%. Данные обучения и тестиро- вания были получены при тех же дав- лениях, что и в стационарных тестах. Модулированные тесты также прово- дились для нахождения приложен- ной силы, соответствующей диапазону частот и рабочих циклов. В соответ- ствии с чувствительностью к стиму- лам указательного пальца в тесте на нескольких частотах данные вибро- тактильного импульса были получе- ны с использованием δ = 75%, частот 2 Гц, 20 Гц, 60 Гц, 90 Гц и 130 Гц и дли- ны трубы 250 мм. Данные отфильтрова- ны, а пики извлечены в соответствии с методами модулированных тестов. Характеристика стимулов тактиль- ной системы определяется как соотно- шение между внутренним давлением камеры и приложенной силой. Данные с тензодатчика отобраны на частоте 5 кГц и пропущены через фильтр ниж- них частот 200 Гц, затем пики силы Рис. 3. Чувствительность дистальной фаланги пальца под механическим воздействием