基于手指的触觉替代视觉系统的研制

摘要

据世界卫生组织估计，全世界现今有盲人约4500万，而在我国上世纪80年代对视力残疾状况进行的调查中表明我国有盲人约550万，因此，本着“科技造福于人类”的理念，各国科学家都尝试利用各种技术手段来修复盲人的视觉功能，提出了各种各样的解决方案。触觉替代视觉系统（TVSS）尝试通过电极阵列刺激皮肤产生触觉感受，并利用触点的二维分布，传递有限但是十分重要的二维视觉信息，为盲人开辟一条重获视觉信息的新途径。 本篇论文设计并实现了一种基于手指的多通道的触觉替代视觉系统，系统由三个模块组成：多通道电触觉阵列，电极驱动电路以及嵌入式控制图像处理模块。其中256通道的电触觉阵列通过将球形镍电极焊接到印刷电路板上的方式制作而成。采用多路分时技术为电极阵列提供高压电脉冲刺激信号，并通过光电隔离电路实现强弱电信号之间的隔离与控制。使用DM642开发板来实现图像的获取、处理以及传输功能，通过ARM芯片LPC2214实现系统控制以及与图像处理环节的通信。结果表明：手指尖电脉冲刺激的阈值在130V左右，而且不同的刺激脉冲宽度，会引起刺激阈值以及刺激效果的变化，150V以上的电脉冲会在指尖产生一个局部的比较舒适的电触觉感受。6×6以上的电极阵列会对简单形状有一个很好的识别效果。