利用触觉的发明

A. 论述学前儿童触觉的发生发展及其心理意义。

学前儿童就是3到6、7岁的，发展心理学没讲过他们的触觉发展的哦~

B. 举一个利用动物本能或运用仿生学造福人类的 事例

蝙蝠利用超音波来认路，人们根据此发明了雷达模仿生物的结构和功能的基本原理来直升飞机（蜻蜓）
甲虫－－－坦克
鲨鱼皮泳衣 仿 鲨鱼
迷彩服 仿 变色龙
全息照相机 仿 青蛙眼睛
青蛙肌肉 抗干扰系统
视觉 电影摄影机
响尾蛇 红外技术
蛙眼 目标跟踪系统
昆虫的触角 天线
蜜蜂的超顺磁铁 导航超长波
人力增强器——步行机
锯子 锯齿草
尼龙搭扣 苍耳属植物
人工冷光 萤火虫
现代起重机的挂钩 动物的爪子
小鸟-飞机
青蛙-电子蛙眼
鲨鱼-潜水艇
变色龙-便衣
鲸鱼-提高轮船速度
蜻蜓-让飞机的机翼不会破碎
长颈鹿-抗荷服
海母-暴雨检查器
龙虾-气味探测仪
飞机———大雁
机器人——人
蝴蝶：迷彩服
甲壳虫：装甲车
鸭蹼：橹板
苍蝇：复眼照相制作新的或改善旧的机械、仪器、建筑、工艺等方面的科学。是20世纪60年代才诞生的一门新学科。仿生学是生物工程技术和电子技术、信息技术、新材料技术结合的纽带。仿生学研究范围广泛，包括信息仿生，如模仿人眼视网膜工作原理，制成的“生物电子位置传递器”，已用在宇宙飞船上，自动控制飞船着陆。控制仿生，如对蜜蜂的“天然罗盘”，候鸟和海龟所具有的气象导航、地磁导航和重力场导航能力的研究，有可能设计出一种能提高分辨率的电子模型，这种模型可以用于照相、电视、识别机等方面。化学仿生，如模拟活细胞生化过程及其调控机制，研制的人工模拟线粒体膜、叶绿体膜的人造能量转换膜等。工程仿生，如模仿企鹅滑雪本领而制成的“极地越行汽车”。另外还包括医学仿生等。所以仿生学是一门生物学和许多技术学科有关的综合性边缘学科，需要各方面科学工作者努力协作，才能取得成果。

C. 利用视觉嗅觉听觉触觉味觉写冬雪

1、大地被披上了一层银装，下雪的过程是可怕的但雪后的景色却是美丽的天是白的处都沉浸在雪的世界里。积得几尺的雪在阳光的照耀下发出五颜六色的光芒，白的刺目，花的耀眼。树梢上堆满了银条，雪球，真应了那句话“忽如一夜春风来，千树万树梨花开。”

2、大地变成了银白色的世界，千树万树好似开遍了梨花，块块麦田犹如盖上了银色的棉被，展眼望去，壮丽的山河多么雄伟壮美！

3、大地一片银白，一片洁净，而雪花仍如柳絮，如棉花，如鹅毛从天空飘飘洒洒。

4、当雪落到一定的程度时，你踩在上面，就会听到“咔嚓，咔嚓”的声音，那声音如此动听，最好玩的游戏就是堆雪人玩了，堆出的雪人也是白色的就像老奶奶一样，那么慈祥，那么和蔼可亲。

5、冬季残歌，寒风萧瑟，伫立落雪盼着你细步而来，待安好笑颜。听，雪花飘零梅树枝头，傲骨寒梅正迎风雪笑，你是否会有几丝欣慰吧。

6、冬天，大雪纷飞。人们好像来到了一个幽雅恬静的境界，来到了一个晶莹透剔的童话般的世界。松的那清香，白雪的那冰香，给人一种凉莹莹的抚慰。一切都在过滤，一切都在升华，连我的心灵也在净化，变得纯洁而又美好。

7、大片大片的雪花，从彤云密布的天空飘落下来。看那雪花，玲珑剔透。洁白如玉，它像是天公派来的使者，又像是月宫桂树上落下的玉叶。飞舞的雪花像煽动着翅膀的玉蝶，轻轻地飘飞着，落在柳树的枯枝上。

8、大雪纷纷扬扬落下，那一片雪花在空中舞动着各种姿势，或飞翔，或盘旋，或直直地快速坠落，铺落在地上。

9、当那一场始料不及的雪花，如美丽的华章，层层叠叠，翩然而至的时候，我的心里唯有一份尘存的喜悦，仿如重逢，轻轻叩开那扇岁月的门，以前那个平淡如水的故事，便燃尽案几的烛火，点点映亮了我手中那本泛黄的书卷。

10、当小雪花飘飘悠悠地落在地上，仿佛给大地盖上了毛毯；落在房屋上，想给房子披上了棉衣；它落在大树上时，想给树穿上了银装；它落在汽车上，像一层层白奶油。这情景沁人心脾，令人陶醉!四周白茫茫一片，银装素裹，真是美不胜收啊！

D. 蜘蛛靠触觉捕捉食物 靠这个启发可以发明什么

别纠结了 红外线感应器的就是类似的发明 通过光学射线 类似蛛网 传感器类似蜘蛛腿 有东西碰到红外线就会传递回去相当于有东西碰到蜘蛛网 传递给蜘蛛腿

E. 触觉智能在机器人抓物中扮演了什么角色

当今各界对机器人视觉的关注，并不是能够实现完美抓物的核心问题。除了视觉，推动机器人抓物发展的还有另一样东西：触觉智能。

对我们而言，拿起一样东西是非常简单的事情，但是对于机器人来说却不简单。于是有机器人专家想要研发一个可以捡起任何东西的机器人，但是当下大多数机器人都是“盲目抓取”，他们专门每次都从同一位置去抓取。一旦被抓取物的形状、纹理或位置发生了变化，机器人就会无法应对，抓取测试也多以失败告终。

距离机器人一次就完美地抓起东西，还有很长的路要走。为什么机器人难以抓起任意物品呢？因为当人们要去抓东西时，会将视觉和触觉等感官结合起来使用。但是就目前看来，很多机器人都只用到了视觉去抓取东西。

实际上，人的抓物能力并不是完全依靠视觉，尽管视觉对抓物来说很重要（当你要瞄准右边的物体时），但是，视觉不能告诉你关于抓物的每一件事情。想想Steven Pinker是怎么描述人们的触觉感官能做到的一切吧：“想象你拿起一个牛奶盒。你握得太松，盒子会掉；你握得太紧，会把盒子里的牛奶挤出来；你轻轻晃动，甚至可以通过感受你手指上的牵引感去估测盒子里有多少牛奶。”他在《思维是如何运作的》一书中是这么写道的。因为机器人没有那些感官能力，所以在捡起、放下物体的任务中，人类还是狂甩他们几条街的。

作为加拿大蒙特利尔的波尔多综合理工学院的CoRo实验室的领导人和一个位于魁北克城的机器人公司Robotiq的联合创始人，笔者对抓物方法的重要发展已研究甚久。目前，笔者认为当今各界对机器人视觉的关注，并不是能够实现完美抓物的核心问题。除了视觉，推动机器人抓物发展的还有另一样东西：触觉智能。

以前的研究专注于视觉，而不是触觉智能

目前，许多关于机器人抓物的研究都集中在建立围绕视觉反馈的智能上。数据库图像匹配是建立智能的方法之一，这也是布朗大学的Humans to Robots实验室在Million Objects Challenge中利用的方法。他们的想法是，让机器人利用照相机去发现目标物，并主导自己移动、抓物。在这个过程中，机器人将它们实时获取的信息和数据库里存储的3D影像作对比。一旦机器人发现了其中匹配项，那么它就可以找到可以应对当前情况的计算程序。

虽然当布朗大学在为各种物体收集视觉数据，但是机器人专家们不见得会为每个机器人可能遇到的不同情况建立视觉数据库中的每个项目。另外，数据库匹配法中没有环境限制，所以它不会让机器人调节抓物策略以适应不同环境。

其他科学家为了提高机器人的抓物能力，也纷纷开始研究机器人学习技术。这些技术让机器人可以从它们的经验中实现自我学习，所以到了最后，机器人可以自己发现抓物的最佳方法。另外，不像数据库匹配法，机器学习不需要提前建立图像数据库，它们只需要多加练习。

正如IEEE Spectrum早前报道的，谷歌最近做了一个结合视觉系统和机器学习的抓物技术实验。过去，科学家尝试通过教机器人采取那些人类觉得最好的方法提高抓物能力。谷歌最大的突破是，向机器人展示了他们可以利用卷积神经网络、视觉系统和从八万多个抓物动作中获取的数据，通过他们从过往经历中学到的知识，教自己怎么抓东西。

他们的前景看起来并不是特别光明：因为机器人的反应并没有预先编程，正如其中一个科学家所说，他们所有的进步都可以说是“从学习中得来的”。但是视觉能告诉机器人的关于抓物的事情十分有限，谷歌也许已经到达了这个技术的最前沿。

只关注视觉带来的某些问题

为什么谷歌和其他科学家很难通过单一的视觉来解决问题？经笔者总结，大概有以下三个原因。第一，视觉受限于技术。就算是最先进的视觉系统也会在某些灯光条件下（比如透明、反射、低对比度的颜色），在识别物体中出现故障。当物体太薄的时候，识别也会受阻。

第二，在很多抓物场景下，无法看清物体的全部，所以视觉很难提供机器人需要的所有信息。如果一个机器人尝试从桌上拿起一个木制钟，简单的视觉系统系统只能检测到钟的上部。如果是从箱子中取物的话，涉及到的物体就更多了，那么周围的物体可能会使目标物部分甚至全部模糊化。

最后一点，也是最重要的，视觉不符合这件事的本质：抓物需要的是接触和力量，这些都不能受到视觉的控制。在最好的情况下，视觉可以让机器人知道能使抓物动作成功的手指形态，但是最后机器人需要的是可触性的信息，让它们得知所抓物的物理值。

触觉智能献上最佳助攻

触觉在人类的抓物、控物动作中扮演了核心角色。对失去了手的截肢者来说，他们最大的困惑是，在用义肢的时候感觉不到自己在摸什么。没有了触觉，截肢者们在抓物和控物的时候，需要离目标物很近，而一个健全的人捡物的时候甚至不需要看着它。

目前，科学家们意识到，在抓物过程中触觉感应器的重要作用。在过去的三十年间，他们一直尝试用触觉感应器取代人体器官。然而，触觉感应器发送的信息非常复杂、高维，而且在机械手中加入感应器并不会直接提高它们的抓物能力。我们需要的是能够把未处理的低级数据转变成高级信息，从而提高抓物和控物能力的方法。触觉智能可以通过触摸、识别物体的滑动和定位物体让机器人预测抓物是否能成功。

在波尔多综合理工学院CoRo实验室中，笔者和他的同事们在研发触觉智能的核心部分。最新的成果是一个利用压迫象预测抓物是否成功的机器人学习算法。这个系统是由Deen Cockburn和Jean-Philippe Roberge共同研发的，它能够把机器人变得更加人性化。当然，人类学会了通过触觉和观察手指的形态，来判断抓物是否成功。然后我们改变手指的形态，直到对抓物的成功有了足够自信。在机器人学会如何快速调适手指形态之前，他们需要更好地预测抓物结果。

在机器人抓物这点上，触觉智能有多重要这就是笔者相信CoRo实验室会走向巅峰的原因。把Robotiq的机械手和Universal Robots的UR10控制器结合在一起，在加上其他多种模式的居家及基于Kinect视觉系统（只瞄准每个物体的几何中心）的触觉感应器，得到的机器人可以捡起很多东西，并且利用中间的数据实现自我学习。最后，笔者和同事们成功制造了一个能准确预测83%的抓物动作的系统。

在机器人抓物这点上，触觉智能有多重要由Jean-Philippe Roberge领导的CoRo实验室的另一个团队，专注于滑动监测。在抓物的时候，人类可以迅速察觉物体的滑动，因为手指上有一个高适应性的机械性刺激感受器，它是位于皮肤上的可以感受压力和震动的快速变化的感应器。由于物体的滑动会引起的手部表面震动，所以科学家们把这些震动的图像（光谱图），而不是压力象放进机器学习算法中。利用与抓物预测实验中相同的机器人，他们的系统可以学习和物体滑动相关的震动图像中的特征，其识别物体滑动的精确度高达92%。

让机器人注意到物体的滑动或许看起来很简单，因为滑动只是一系列的震动。但是，该如何让机器人分辨物体滑出机器人手心引起的震动，和机器人在物体表面（比如一张桌子）拖动物体引起的震动呢？不要忘了机器人手臂的运动同样会引起一些微小的震动。三个不同的动作会发射同样的信号，但是机器人需要做出不同的回应。因此，机器人需要学会分辨不同的动作。

在机器学习这个方面，两支CoRo的队伍达成了一点共识：他们不能把手工特征强加在机器人学习算法中。也就是说，这个系统不能依赖科学家的猜测，而是应该让机器人自己决定在甄别滑动（或是在预测抓物结果、预测抓物实验中）的时候，什么是重要的。

以前，“高级功能”都是人工打造的，这意味着科学家会选择一些他们认为可以帮助机器人甄别不同类型的物体滑动的特征（或是判断抓物动作是否完美）。比如，他们或许会将一个让机器人只抓物体顶部的压力象与失利的抓物动作挂钩。但是让机器人自己学习，反而会更有成效，因为科学家想的不一定是对的。

稀疏编码在这里会非常有用。它是个无人监管的功能学习算法，通过制造用来代表新数据的稀疏字典来运作。首先，这个字典自动通过光谱图（或未经处理的压力象）自我生成，然后输入到稀疏编码算法中，其中包含了很多高级功能。然后，当新数据产生于接下来的抓物动作中后，这个字典会被用作将新数据转换成代表性数据的中介，也被叫作稀疏向量。最后，稀疏向量会被分到引发不同震动的不同组内（或是成功和失败的抓物结果中）。

CoRo实验室现在在测试让稀疏编码算法自动更新的方法，这样每次抓物动作都可以帮助机器人做出更好的预判。然后，在每次抓物动作中，机器人会利用这些信息去调整自己的动作。最终，这个研究会成为结合触觉和视觉智能，帮助机器人学会抓住不同物体的最好范例。

触觉智能的未来

这项研究的关键点在于，视觉不应该被抛弃。视觉依然应该为抓物贡献绝对的力量。但是，现在人工视觉已经到了发展的某一阶段，它可以更好地专注于发展触觉智能的新方向，而不是继续强调视觉的单一力量。

CoRo实验室的Roberge把研究视觉和触觉智能的潜能和Pareto的80-20法则作了对比：既然机器人社区已经在视觉智能80%的领域占了上风，那么它很难再主宰剩下的20%了，所以视觉不会在控物上发挥那么大的作用了。相反，机器人专家们依然在为触觉感知的那80%而努力奋斗着。相对而言，做好这80％会比较简单，而且这有可能为机器人的抓物能力的提高作出巨大的贡献。

如果以机器人通过触摸识别物体、为人类清理房间为目标的话，我们还有很长的路要走。但是当那天真的到来的时候，我们一定会衷心感谢这些努力研发触觉智能的科学家们。

F. 触觉在食品宣传中的应用

触觉设计在盲人产品开发中的应用邓卫斌，周莉莉(湖北工业大学艺术设计学院，湖北武汉430068)[摘要]对于视觉障碍人士而言，产品的使用过程中，触觉是居于昕觉以外最重要的通道，通过分析触觉设计的特性以及盲人的生理和心理需求，从盲人产品的舒适性、形态和材料等方面进行研究，首先利用触觉设计在塑造形态上发挥的主要功能和辅助功能，对形态进行设计;其次利用材料本身的物质性肌理，肌理来塑造产品的触感，达到产品与盲人心理沟通的效果。 产品设计一直由实用主义所主导，经过漫长的演变，直到现产品功能的最佳节点，既可以作为主要的功能，也可以作为20世纪上半叶才逐渐形成了以实用、经济、美观为基本诉求辅助性的功能形态，引导盲人便利使用产品功能。另外，材料的现代设计体系，设计的重心第→次也由"物"的层面转向"非的应用对于触觉设计在盲人产品的功能作用的发挥起着不可物"的层面。21世纪则被称为是触觉时代，产品的触觉体验，忽略的作用，它能给消费者一个完整的感官体验，可以传递人带给人精神上以及心理上的愉悦是无法被替代的，尤其是靠接触产品时的特殊感觉，触摸感知世界的盲人，更渴望在使用产品时实现沟通上的元触觉设计需要挖掘盲人的特殊心理需求，将盲人的意志障碍和心理上的自我满足，所以在盲人产品设计土运用触觉带人到设计的全过程，通过确定他们的潜在需求，以激发设计设计，更体现了和谐社会中对残障人士的人文关怀。灵感，通过其作用于产品来从根本上消除盲人的自卑感、孤单一、触觉设计在盲人产品中产生的感。所以说触觉设计在盲人设计产品中起着非常重要的功能性作用。心理效应和功能作用佼照触觉感知的特点，人的触觉可以分为滑动触觉和柔二、触觉设计与盲人产品的结合性触觉。滑动触觉是平行于子指接触面的感知，主要反映物触觉设计从人的心理需求上开始进行研究，可以很直接体表面的几何形状、纹理等;柔性触觉主要反映物体的柔性或地反映人的心理状态。对于人体而言，皮肤处于机体的最表刚度，是垂直于手指接触面方向的动态感知[IJ。层，直接接触体外环境，作为一个纽带介于人的内心感应与外触觉设计主要是针对皮肤感觉的设计，是一个对于人体界环境的刺激之间。所以说产品的形态和材料是触觉设计的工程学、材料学、产品心理学、造型语义学等学科的综合设计，两个重要元素。属于交叉学科。把设计变得更加人性化应是触觉设计的核心(一)触觉与功能思想问。它被看作一个表达消费者内心需求的方法体系，其触觉是人类最原始的本能体验方式之一，更具有传达情基础是触觉感受，即触摸真实环境的一种感受。它必须有消感理念的先天优势，更涉及事物更本质的层面。产品设计领费者的参与，根据消费者的触觉体验进行设计，以此来赢得消域对触觉的研究源于设计供盲人使用的产品研发。对于视觉费者的认可，最终使消费者在使用中感受到美好体验。当一个设计者能成功地发现在一个产品中什么最能打动消费者的障碍人士而言，由于常常独立使用触觉来感知事物，触觉设计时候，加上对产品的想象力，再通过和传统市场研究等多种方的产品表达的信息应该是涵括了该产品全部功能和使用状态法创造性地结合，于是产生了一个成功的设计[3J。的全部内容。比如概念性盲人电脑和盲人手机造型就是基于人们所获得的信息80%来自于视觉。对于视觉障碍人触感独立功能的发展，以成就触觉体验的显著性和有效性为士而言，他们只能通过触觉、听觉、嗅觉、味觉获得外部信息，设计的根本出发点。概念性的盲人电脑的设计(图凹，最大而触觉是居于听觉以外最重要的通道，成为塑造产品形态，实的特点是显示器是由一种新型的磁性泥土或者磁流体制成 第24卷第6期邓卫斌等触觉设计在盲人产品开发中的应用91 的，可以根据电磁信号的变化改变显示器表面的凹凸程度，盲现有的这些产品并不只是源于对新型材料技术性的利人可以通过触摸有凹凸感的点字和具有立体感的图像来获取用，而且是人类自身在感性及思想上渴求与大自然相容的必信息了。在这个设计中，触觉在塑造形态上发挥了主要的功然结果，包含了视觉与触觉的整体质感及对设计流行趋势所能。形成的感性激发作用。毫元疑问，注重感性体验的新型材料将成为新的设计思考方向。所以，设计师应根据盲人特殊心理以及爱好和趣味的不同，合理改善产品的触觉感受，利用不同材料的质地和肌理，同时结合现代的科学技术水平，多运用一些诸如逼真的人工皮肤或其他的材料来制作一些拐杖、轮椅等产品。三、结束语触觉在人类的社会关系中，作为一种非常重要的交流手图1盲人电脑段，它有着强化社会关系和避免心理焦虑的作用，它还可以传达善意、温柔、体贴之情。在科技高度发达的今天，我们应该触觉功能还可以作为辅助性的功能形态，帮助产品功能用心审视信息的深度和复杂性，在认知科学领域，视、听觉以的实现。例如图2所示的帮助盲人阅读的产品就具有扫描识外的触觉感觉应该受到人们的广泛关注。盲人是社会中的→别功能，可以将书籍、报纸、合同、邮件、名片等文本转换成语个特殊群体，对于适用他们的产品设计，应该有效发挥触觉在音信息(图2)，而这款产品的触觉功能体现在辅助盲人方便实现信息传达方面不可替代的作用，应该从盲人的特殊心理实施文本扫描行为上。着手，结合能反映他们心理需求的触觉设计，力争设计出符合庐'铲，而，..~'" 盲人特殊要求的产品，从某种程度上消除盲人心理障碍，使得他们可以尽可能地充分享受跟健全人一样的生活。触觉在塑造产品形态上呈现主要功能和辅助功能的过程或方式，为设计盲人产品提供了很好的思路。在盲人产品的外形设计上，应时刻观察盲人在不同情况下使用产品时出现从他们的心理感受中获得一定的线索和启发，并在设计中最大限度的满足他们的心理需求，设计出能真正触动盲人心灵深处的产品出。在考虑产品外观的同时还应该考虑到人接触产品时的特殊感觉，因此必须在产品的材料和表面质地上作一番研究。在设计中，对触觉影响最大的莫过于材料，它能让消费者在接触产品后有一个完整的感官体验。产品的材料引起的不仅仅是视觉效果，还可以传递某种触感，正如德卢西奥·迈耶所说设计师是通过触觉的创造性运用来十分贴切地感受材料的材料呈现出产品皮肤的性质，它们隐含了产品的内部作用，并且是产品和人之间的界面向。材料本身的材质可以是感觉柔软的、坚硬的，细滑的、粗糙的……。一个优秀的设计师可以通过材料表面材质的触觉感，与消费者建立起心灵的沟通，让产品产生亲和感和诱惑力。比如硅胶的出现，就大大改善了盲人拐杖材料的舒适度，给人满足的触觉感受，体现了很好的人文关怀[的。还可以使用材料本身的物质性肌理，或制造某种机械肌理来塑造产品的触感，也是达到产品与受众心理沟通的一种有效的设计手法。例如在制作盲人坐便椅的坐垫时，可以利用原材料的固有特性，采用植绒、拉毛、盘结、扭辫、抽穗等多种手法编织，展示材质丰富的肌理变化，并以其独特的语言来抚慰盲人的心灵，这样的感觉或温暖体贴，或动感强烈。

G. 触觉的触觉设备

联合发明驻极体麦克风的电子工程师们再度携手，以开发全球第一个用于盲人的图形触觉显示器。JamesWest是一位获得美国最高荣誉—国家科技奖章—的电气工程师，他的研究工作是利用驻极体的充电高分子膜，把运动转换为电信号。在由美国国家科学基金资助的触觉显示项目中，West通过把信号发送到有电的聚合体上而对其表面的运动作出响应，从而希望把概念转化为现实。研究人员希望他们的努力将获得让盲人用手就能够感觉的图形模式显示。
该项目被称为“用于弱视及盲人的动态触觉接口”，研究团队的领导人是纽约城市大学工程系教授IlonaKretzschmar，她说，她想“开发一种可行的动态触觉接口，从而让图形及画面信息以实时方式在触觉而不是视觉空间中被呈现。”盲人使用的显示器非常昂贵，即使它们被限于文本而缺乏完整的触摸屏。另一方面，由Kretzschmar、West及其它协作者设计的触觉显示器件将包含一体化的触摸屏，以便用户能够按屏幕的各个区域，以激活他们感觉存在的菜单及其它图形图标。由于能够显示图形图像及由触摸激活它们，计算机上可用的整个图形信息显示最终可能由盲人所使用。