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| 編輯推薦： |
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。
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| 內容簡介： |
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。
來源：香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk
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。
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| 關於作者： |
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李远哲，1996年3月出生于河南省驻马店市泌阳县。2013年9月考入西安交通大学机械工程学院机械工程专业，2017年7月本科毕业并获得工学学士学位。2017年9月免试进入清华大学机械工程系攻读博士学位，导师为田煜教授，2022年7月毕业并获得工学博士学位。博士期间发表包括《Science Advances》在内多篇SCI论文，博士学位论文获2022年清华大学优秀博士学位论文。2022年9月至今，于日本东京大学机械工程系从事博士后特任研究员工作，研究兴趣包括摩擦学、触觉传感、传热学等。
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| 目錄：
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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
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| 內容試閱：
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在全球新一轮科技革命和产业变革的浪潮中，发展智能机器人技术已成为提升国家制造业核心竞争力的重大战略。面向精密制造、医疗护理、空间探测、深海作业等前沿领域，工业机器人、服务机器人和特种机器人的创新发展不仅关乎我国制造业转型升级的迫切需求，更是抢占未来科技制高点的重要举措。在这一背景下，提升机器人的环境适应能力、灵巧操作性能、人机交互水平及作业安全性，已成为当前机器人技术发展的关键课题。其中，触觉感知技术作为实现上述功能的重要基础，是智能机器人和电子皮肤等领域备受关注的研究重点，也是亟待突破的技术难点。
李远哲博士的研究工作立足摩擦学基础理论，对触觉产生机理和灵巧抓取行为进行了系统性探索。其研究构建了触觉感知与反馈的界面力学理论框架，在界面摩擦机理、三维接触应力测量方法、人手抓取行为规律以及机械手触觉反馈控制等方面取得了创新性突破，为智能机器人系统的感知技术与交互技术发展开辟了新路径。
触觉的产生依赖于皮肤与外界的接触和摩擦。针对水环境下的界面摩擦问题，研究揭示了边界润滑状态下范德华吸引力与水合排斥力的竞争机制，建立了润湿性与界面黏附/摩擦行为的定量关系模型。基于这一理论突破，成功实现了不依赖特殊官能团的结构化表面水下黏附抓取功能，为复杂环境下的界面行为调控提供了新的理论支撑。
触觉信息本质是皮肤界面接触应力的时间—空间分布。在触觉信息获取技术方面，针对接触应力高时空分辨率测量的技术瓶颈，创新性地提出了基于双目立体视觉与弹性力学模型的界面三维接触应力测量方法。所研制的原型装置实现了10 ms时间分辨率与10 μm空间分辨率的高精度测量，突破了传统测量手段在维度和分辨率上的局限。这一技术突破不仅帮助加深了对界面黏附演变、滚动摩擦来源、生物运动机制等现象的理解，也为摩擦学、生物学和仿生机器人等交叉学科的发展提供了有力工具。
在灵巧操作应用方面，基于界面摩擦理论与接触应力测量技术，系统研究了人手摩擦触觉感知机理与抓取行为规律。研究构建了皮肤摩擦的载荷—方向—几何特性量化模型，揭示了人手抓取的增量反馈加载策略与微滑感知调控机制。基于这些发现，成功研制了两种新型触觉力传感装置，建立了触觉反馈的机器人灵巧抓取控制范式，实现了机械手在动态载荷下不依赖先验视觉信息的可靠抓取，为未来开发具有人手级别灵巧度的机械手奠定了重要研究基础。
李远哲博士的研究工作兼具创新性与系统性，构建了触觉感知的界面力学定量理论框架，深化了对触觉形成机制及人手抓取调控规律的理解。其研究成果在先进触觉传感与灵巧抓取控制技术的研究中具有重要的理论价值和应用潜力。本书的出版将为相关领域的研究者提供广泛和有益的参考，助力智能感知与机器人技术的持续探索与应用实践。
田煜，博士
清华大学机械工程系长聘教授
清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室副主任
长江学者特聘教授
国家杰出青年基金获得者
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