触觉作为一种重要的交互信息,可以帮助人们完成生活中精细的动作任务。但是截肢患者在截肢后丧失了手部的触觉感知,而目前的肌电假肢还无法帮助截肢患者实现失去的手部触觉,因此造成了假肢在外部信息感知以及精细任务的执行上具有明显的不足。经皮电刺激因其简单易行、低功耗、安全无侵入性等优点在截肢患者的触觉恢复方面有着较大的应用潜力。但是和其他触觉反馈方式相比,经皮电刺激存在着分辨率较低的问题。目前该低分辨率的神经响应模式仍然不清楚。本文通过建立三维经皮电刺激模型,深入研究经皮电刺激引起的传入神经纤维的兴奋状况,并进一步分析形成的人工触觉分辨率。本文的内容主要包括以下几个方面:一、依据实际情况,结合前臂电刺激物理模型与直径为1.5 μm-7.5 μm随机化分布的Aβ触觉传入神经纤维群,优化了 3D经皮电刺激模型。通过心理物理学实验数据进行了模型的验证;二、在模型中,仿真计算了直径为5 mm、7 mm、9 mm和12 mm四种电极分别对应的多种感觉模式的神经纤维响应空间分布规律,并通过K-means以及滤波方式的处理,分析了神经响应规律与感觉模式的内在联系;三、针对直径分别为5 mm、7 mm、9 mm和12 mm的电极,仿真计算得到两电极同时刺激时对应的两电极最小分辨距离为23 mm、31 mm、31 mm和36 mm,这与心理物理学实验的两电极最小分辨距离相近。此外,为了进一步提高经皮电刺激的触觉分辨率,研究了双电极不同电流配置下的Aβ触觉传入神经纤维的兴奋情况,结果表明在电流配置中,神经兴奋中心移动的方向性可用于携带经皮电刺激刺激位点的迁移信息,用于增大信息带宽。本文通过建模仿真的方式对经皮电刺激分辨率进行研究,对经皮电刺激分辨率的神经兴奋机理进行了模型层面的解析,同时为提高经皮电刺激分辨率进行指导,优化触觉反馈的经皮电刺激方案。