虛擬紋理力觸覺再現(xiàn)及感知特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、紋理的力觸覺再現(xiàn)技術(shù)是人機(jī)交互技術(shù)中研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)具有真實(shí)感的虛擬紋理力觸覺再現(xiàn)，除了研制高性能的力觸覺再現(xiàn)裝置，更需要從使用者的角度，分析使用力觸覺再現(xiàn)裝置再現(xiàn)虛擬紋理的效果，了解觸覺認(rèn)知的內(nèi)在機(jī)理，從而為建立符合人的力觸覺感知特性的、具有真實(shí)感的紋理力觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)奠定理論基礎(chǔ)。本文以國家自然科學(xué)基金課題為背景，基于通用的力觸覺再現(xiàn)裝置，進(jìn)行了兩個(gè)虛擬紋理力觸覺感知的心理生理實(shí)驗(yàn)，研究了人的虛擬紋理力觸覺感知特征，探索了影

2、響人紋理力觸覺感知的因素。
　　本文首先介紹了紋理力觸覺再現(xiàn)技術(shù)的研究意義和發(fā)展現(xiàn)狀?；赑hantom Omni力觸覺再現(xiàn)裝置，建立了一個(gè)可視化的虛擬紋理感知實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于人的紋理力觸覺感知特性的實(shí)驗(yàn)研究。
　　實(shí)驗(yàn)一研究了紋理空間周期和人的探索速度對(duì)虛擬紋理力感知差別閾限(JustNoticeable Difference，JND)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)紋理力感知JND受紋理空間周期影響顯著，且隨紋理空間周期的增大

3、而減小。(2)當(dāng)紋理空間周期小時(shí)，使用低速可以獲得較小的紋理力感知分辨率。(3)人在規(guī)定探索速度下的紋理力感知JND和習(xí)慣探索速度下的紋理力感知JND進(jìn)行比較，說明人在習(xí)慣探索速度上不一定具有最佳的紋理感知分辨率，還與受試者自身的感知習(xí)慣和心理狀態(tài)有關(guān)。
　　實(shí)驗(yàn)二用多維尺度(Multidimensional Scaling，MDS)方法對(duì)虛擬紋理的主觀感知空間進(jìn)行了分析，旨在探索什么是紋理力觸覺感知、人對(duì)虛擬紋理的主觀評(píng)價(jià)特征有

4、哪些、虛擬紋理的主觀評(píng)價(jià)特征與客觀紋理控制參數(shù)之間的映射關(guān)系如何等問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)基于點(diǎn)接觸力觸覺再現(xiàn)裝置的虛擬紋理感知，可以建模成維數(shù)小于等于3的紋理感知空間。(2)二維紋理感知空間的兩個(gè)維度可解釋為紋理空間周期和紋理剛度系數(shù)，三維紋理感知空間的前兩維含義與二維感知空間相同，第三維沒有找到合理的解釋。(3)受試者對(duì)紋理樣本的主觀評(píng)價(jià)特征可歸納為粗糙度、硬度、疏密度、平坦度。最后建立了主觀評(píng)價(jià)特征(粗糙度、硬度、疏密度、平坦度