多年以来,人机交互技术一直是科研人员研究和探索的热点,目前成熟的交互技术通常利用着人体的视觉系统,而忽视了触觉这种重要的人体感官。手掌检测定位是目前最流行的人机交互技术之一,但是仅通过视觉的方法来进行交互往往使得人体无法获得最直接的反馈,带来不好的交互体验,所以本文提出一种基于超声相控阵的触觉反馈方式,可以根据双目视觉检测定位得到的手掌中心点三维坐标来给予运动手掌一个触觉反馈。为了实现超声阵列的声场聚焦,首先根据基础的声学原理推导出单个换能器在空间中不同位置所产生的声压方程,然后在此基础上推导出换能器阵列在空间中所形成的声压模型。通过控制换能器阵列发射相位分布对空间点的声压进行控制,其中单点聚焦利用了换能器与聚焦点之间的距离关系,求解换能器发射声波的相位分布。此外,利用推导的阵列与聚焦点之间的声压模型,建立多个探头与多个聚焦点之间的声压关系式,分别采用伪逆算法、随机叠加算法和GerchbergSaxton算法实现了空间中多点聚焦。为了实现双目视觉定位手掌运动轨迹上点的三维坐标,首先对双目相机进行标定和校正,并且消除相机平面不平行所带来的畸变。然后通过目标检测模型SSD和YOLOv4对校正后的图像进行预处理,得到包含手掌的目标候选框,最后根据三角形相似原理对目标候选框中心点进行三维定位,由此得到手掌运动时手掌候选框中心点的坐标变换过程。为了验证文章中的仿真结果,本课题搭建了由FPGA控制器、驱动电路、超声换能器阵列以及双目相机组成的完整超声触觉反馈平台。有效的实现了单点、多点、轨迹移动等基础聚集实验,并且根据双目相机定位手掌运动轨迹,利用超声相控阵计算得到声场聚焦所需的相位分布,将聚焦声场实时反馈给运动手掌。实验表明,本文使用的超声阵列相位计算方法真实有效,触觉反馈可以实时给予运动手掌。