Современная электроника №4/2026

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 41 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2026 были извлечены за каждый период (1/f). Кроме того, в соответствии с тестом дифференциации получены данные вибротактильного импульса при уста- новленном выходном давлении систе- мы 154,8 кПа. Затем частота увеличи- валась с 20 Гц до 180 Гц с шагом 5 Гц при рабочих циклах 5%, 10%, 25%, 50% и 75%; эти тесты повторены неодно- кратно с вариативным размером дли- ны патрубков в пневмосистеме 60 мм, 150 мм и 250 мм. Увеличение длины патрубка с 60 мм до 250 мм уменьшило диапазон силы с 50,65 мН до 22,29 мН. Анализ показал значительную корре- ляцию δ и длины трубы на максималь- ной частоте ШИМ [3]. Интересные данные относитель- но характеристик вибротактильного импульсного стимула получены с помо- щью нескольких однотипных исследо- ваний, разнесённых во времени на две недели. Притом что участники экспе- римента были те же самые, равно как и электронные устройства, воздейству- ющие на кончики их пальцев, получен- ные данные свидетельствуют о том, что в разное время в соответствии с состо- янием конкретного организма чело- века его реакции-отклики не были в точности одинаковыми. Характери- стика тактильной системы показы- вает, что система может обеспечить переменную интенсивность, а также мультиплоскостные и одновремен- ные механо-вибротактильные стиму- лы воздействия для дистальной фалан- ги пальцев. Интенсивность стимулов можно изменять с помощью регулято- ра давления или частоты переключе- ния рабочего цикла исполнительного клапана. Разница между данными, рас- считанными с использованием полино- ма и фактически полученными, пред- полагает, что для каждого интерфейса кончика пальца необходима началь- ная калибровка. При сравнении результатов диагно- стики системы BAMH с альтернативны- ми системами тактильной обратной связи отметим, что BAMH может обе- спечивать механо-вибротактильную стимуляцию с максимальной частотой импульсов 130 Гц. Она способна стиму- лировать как медленно адаптирующи- еся механические рецепторы (диапазон 0–5 Гц), так и быстро адаптирующие- ся механические рецепторы (диапа- зон 5–400 Гц) с частотой, превышаю- щей 120 Гц. Благодаря этому система может стимулировать механические рецепторы FAII на частоте 128 Гц, при этом формат воздействия FAII даёт наи- высший на сегодня пиковый отклик, когда стимулирующее воздействие вызывает деформацию кожи ≥ 6 мкм [1]. Максимальный по безопасной для кожи пальца силе воздействия резуль- тат зафиксирован на уровне 298,1 мН, поскольку экспериментаторы были ограничены применением устройства относительно порогов чувствительно- сти кожи и дифференциации стимулов обнаружения отклика. Именно поэто- му максимальное внутреннее давле- ние интерфейса системы ограничено на уровне 178,2 кПа вместо 300 кПа, вполне достижимых теоретически и практически. Кроме того, рассматри- ваемый биоинспирированный интер- фейс для кончика пальца воздействует не только фронтально, но и через боко- вые и нижние области пальца с одно- временной активацией приложенных сигналов-импульсов. Эксперимент оценки осязания с использованием сенсорного интерфейса Для валидного получения данных о чувствительности и дифференциации участков пальцев рук человека исполь- зовались волосы фон Фрея – градуиро- ванные калиброванные нити, оказыва- ющие постояннуюмеханическую силу при изгибе на угол до 32°, а также двух- точечный дискриминатор, показанный на рис. 3а (ниже). Участникам эксперимента предлага- лось оценить чувствительность край- них фаланг пальцев рук к стимулам и их дифференциации с воздействи- ем на разные участки пальцев. Пред- варительно было уточнено, что участ- ники эксперимента не имели никаких сенсорных или двигательных наруше- ний. «Оцениваемыми» пальцами были большой, указательный, средний и безымянный пальцы правой руки. Тест проводился в семи областях, показан- ных на рис. 1d. Воздействие импульса- ми широтно-импульсного модулятора (ШИМ) применялось в течение 1,5 с, чтобы ограничить продолжительность эксперимента одним часом. Участники эксперимента использовали защитные наушники, чтобы уменьшить звуко- вую обратную связь из-за приведения в действие клапанов и регулятора дав- ления интерфейса. В конце теста каж- дый участник заполнил анкету относи- тельно пола (биологический признак), возраста и профессии. В ходе экспери- ментов интенсивность стимула изменя- лась регулировкой выходного давления (в интерфейсе) в диапазоне 0…154,8 кПа. Такое значение максимального давле- ния выбрано для минимизации риска повреждения кончика пальца. Анализ чувствительности одноточечной дифференциации Тест определял минимальную силу / внутреннее давление, необходимые для того, чтобы участник почувство- вал отклик поверхности электронно- го датчика через разные области паль- ца. Участник удобно располагал руку (рис.  2c), а интерфейс кончика паль- ца с застёжкой-липучкой был зафик- сирован. В течение 1,5 секунд (рис.  2a иллюстрирует необработанный сигнал) на участки пальцев было воздействие небольшого давления, затем пауза в 1 с. Приращение (регулировка) давления в последующих импульсных воздействи- ях достигалось путем увеличения рабо- чего цикла сигнала ШИМ с шагом 8, использованием переменной рабочего цикла в микроконтроллере в диапазо- не от 0 до 170. Последнее соответствует максимальному приложенному вну- треннему давлению камер интерфей- са приблизительно 150 кПа. Как только участник чувствует тактильное воздей- ствие в интерфейсе, не только изме- няется сопротивление кожи пальца, но инстинктивно оконечная фаланга пальца начинает движение и пытает- ся высвободиться из фиксации элек- тронного интерфейса. Процесс выпол- нялся в семи областях каждого пальца, по одной области за раз. Области выби- рались случайным образом. При проведении эксперимента вари- ативно выбирали частоту широтно- импульсного модулятора 2 Гц, 20 Гц, 60 Гц, 90 Гц и 130 Гц. На рис.  2б показа- на форма импульсов необработанного отклика. Тест двухточечной дифферен- циации показал оптимальное рассто- яние, необходимое для определения воздействия на один или несколько участков пальца в пределах одной рабочей области тактильного элек- тронного датчика. Тест проводился по семи участкам на четырёх паль- цах руки (кроме мизинца). Использо- вались электронные датчики с разным расстоянием (площадки электронного сенсора 2 мм, 3 мм, 4 мм и 5 мм). Тест анализа чувствительности указатель- ного пальца на разных частотах пока- зал, что при определённом давлении на участки пальца сопротивление его