触觉不仅是人进行感知与交互的重要生理功能，也是机器人实现精确运动、灵巧抓取和人机交互的重要基础。对人手的触觉感知和灵巧抓取行为的深入研究，将极大启发和促进机器人触觉传感与物体操纵技术的发展。目前，人们对触觉的生理学基础已经有了比较系统的认识，但是对触觉感知与皮肤界面力学的关系的认识却不够深入。
本书围绕人手摩擦触觉感知机理与机械手灵巧抓取应用，以水介质中固体摩擦行为机理为理论基础，以界面接触力的高时空分辨表征方法为技术支撑，系统开展了人手抓取过程的摩擦触觉感知机理与抓取反馈控制策略研究，并基于揭示的感知机理、控制策略和设计的触觉传感装置，实现了触觉反馈的机械手灵巧抓取应用。本书所展示的研究工作内容丰富详实，涉及理论研究、技术研究、应用研究等多个方面，充分体现了多学科交叉融合的特点。
本书对于摩擦学、表界面科学、触觉机理、视触觉传感技术等相关领域的研究人员和学者具有较为广泛的借鉴启发意义。
第1章绪论
1.1选题背景与研究意义
1.2人体触觉感知机理研究进展
1.2.1触觉的生理学基础
1.2.2抓取过程的触觉反馈
1.2.3摩擦触觉的相关性研究
1.3界面摩擦行为机理研究进展
1.3.1固体摩擦机理
1.3.2非稳态摩擦行为
1.3.3水对固体摩擦的影响
1.4触觉传感与灵巧机械手研究进展
1.4.1视触觉传感技术
1.4.2触觉反馈的灵巧手
1.5问题分析与研究内容
1.5.1问题分析
1.5.2研究内容
第2章实验装置及方法
2.1引言
2.2实验材料选择
2.2.1摩擦材料的准备
2.2.2硅胶样品的制备
2.3表面测试分析方法
2.3.1表面形貌分析方法
2.3.2表面成分分析方法
2.3.3表面润湿性分析方法
2.4界面力学实验分析方法
2.4.1可控环境的摩擦磨损实验装置
2.4.2原子力显微镜及实验方法
2.5图像采集分析系统
2.5.1结构与硬件组成
2.5.2基本图像处理算法
2.5.3基于图像的形变场测量
2.6本章小结
第3章润湿依赖性的表面力对水润滑影响
3.1引言
3.2润湿性对不同润滑状态的影响
3.2.1固—液界面作用的热力学度量
3.2.2润湿性影响的Stribeck曲线
3.3润湿性对边界润滑的影响
3.3.1边界润滑的润湿依赖性
3.3.2水中粘附力的润湿依赖性
3.3.3润湿性影响边界润滑的热力学模型
3.3.4热力学模型的实验验证
3.4摩擦润湿依赖性的物理本质与应用
3.4.1润湿依赖性的表面力机制
3.4.2润湿性对受限粘度的可能影响
3.4.3模型对界面力学行为的指导
3.5本章小结
第4章基于立体视觉的界面三维接触应力动态测量
4.1引言
4.2基本原理与设计原型
4.2.1装置结构与组成
4.2.2测量流程与原理
4.2.3接触应力的求解算法
4.3性能表征与典型案例
4.3.1分辨率与精度表征
4.3.2粘着接触应力测量
4.3.3滚动摩擦应力测量
4.4蜗牛爬行机理研究
4.4.1蜗牛爬行的运动学特征
4.4.2蜗牛爬行的动力学特征
4.4.3蜗牛空间攀爬的多尺度吸盘机制
4.5本章小结
第5章人手抓取的摩擦触觉感知机理与反馈控制策略
5.1引言
5.2手指摩擦行为研究
5.2.1手指皮肤的基本力学特征
5.2.2手指皮肤的粗糙摩擦模型
5.2.3手指的摩擦各向异性
5.3基于摩擦触觉感知的人手抓取行为
5.3.1人手主动抓取行为研究
5.3.2基于界面微滑的抓取反馈机制
5.4本章小结
第6章基于视触觉传感的机械手灵巧抓取
6.1引言
6.2基于视觉的多轴力传感装置
6.2.1设计原理与结构组成
6.2.2基于双目视觉的空间位姿求解
6.2.3基于特征拟合的多轴力测量
6.2.4性能表征与评估
6.3基于视觉的滑移传感装置
6.3.1设计原理和结构组成
6.3.2滑移测量原理与判据
6.3.3滑移判据的验证
6.4摩擦触觉反馈的灵巧抓取系统
6.4.1基于多轴力传感的变质量物体抓取
6.4.2基于微滑感知的未知物体灵巧抓取
6.5本章小结
第7章结论与展望
7.1本书完成的主要工作
7.2本书主要贡献与创新点
7.3未来工作展望
参考文献
个人简历、在学期间完成的相关学术成果
致谢
