人们在日常生活中最常用的获取信息的方式是视觉与听觉,相比之下通过触觉的方式较少。但是,触觉具有无可替代的优势,它是分辨物体表面纹理、温度、质感等信息的唯一途径,因此,触觉交互的研究也逐渐受到重视。在触觉交互领域中,人类手指对物体外型的触摸感知是研究热点,并且是力/触觉再现研究的基础。目前,根据物体表面形状的几何尺寸,人类指尖对物体表面的触觉分为微观轮廓感知与宏观轮廓感知。微观轮廓又可称为细小纹理,感知表现为粗糙度;宏观轮廓又可称为弧度,感知表现为力与肢体运动。细小纹理的再现研究已相对成熟,而弧度再现涉及其几何特性的还原,因此更加复杂。目前弧度再现的方式主要分为四类,分别为:对手指端部施加力场、对手指施加旋转运动感、通过力反馈设备产生弧度、以及改变手指末端皮肤的形变产生弧度感。其中改变手指末端皮肤形变的方法最真实,此方法又称为挤压式弧度再现。但是,挤压式弧度再现只考虑了弧度三要素中的两要素,分别为高度差(零阶信息)、斜率差(一阶信息),却没有考虑第三要素局部曲率(二阶信息)。此原因为挤压式弧度再现所使用的导向平板表面是一个平面,由于平面的固有属性,手指触摸的接触长度变化不明显;然而手指在触摸凹凸物体表面时,二阶信息的变化会改变手指与物体表面的接触弧度长度,这对弧度感知会产生影响。本文通过实验,观察并分析了手指触摸导向平板的过程,发现手指触摸正弦弧度时,存在二阶信息不准确的问题。为了解决此问题,本文建立了手指触摸正弦弧度的数学模型,并提出了位移补偿方案。为了实现位移补偿,本文设计并制作了一套手指可穿戴设备,它可以实现手指在导向平板上的上提与下压,以此还原二阶信息。为了检验本文提出的位移补偿方案的有效性,本文进行了两组触觉心理学实验,分别为最小可觉差(JND)实验与心理平衡点(PSE)实验。JND实验结果表明:在导向平板上加入还原的二阶信息,可以有效降低手指对弧度的分辨阈值;PSE实验结果表明:在导向平板上加入还原的二阶信息后,志愿者感知准确性得到了提高。两种实验结果共同表明了手指在触摸凹凸变化的正弦弧度时,二阶信息起到十分重要的作用。