信息的觸覺編碼及振動(dòng)觸覺表達(dá)技術(shù)的研究.pdf

1、振動(dòng)觸覺表達(dá)技術(shù)是近年來人機(jī)交互和機(jī)器人技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)之一，而信息的觸覺編碼則是其中重要的研究?jī)?nèi)容。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為背景，研究?jī)?nèi)容主要包括振動(dòng)觸覺表達(dá)裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、人體振動(dòng)觸覺感知特性、面向環(huán)境感知信息的振動(dòng)觸覺編碼方案及其設(shè)計(jì)原則。
　　本文的研究目標(biāo)就是揭示人體振動(dòng)觸覺感知的客觀規(guī)律，針對(duì)環(huán)境感知信息特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研發(fā)一種振動(dòng)觸覺表達(dá)裝置，制定一套可靠簡(jiǎn)潔高效的振動(dòng)觸覺表達(dá)編碼方案，首次總結(jié)了一系列信息振動(dòng)觸

2、覺編碼原則。
　　本文首先概括了觸覺人機(jī)交互技術(shù)的研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)對(duì)觸覺刺激裝置、編碼參量和表達(dá)應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，比較了不同觸覺刺激方式的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
　　本文提出了一種新穎的基于移動(dòng)終端的穿戴型分布式有源被動(dòng)振動(dòng)觸覺表達(dá)裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。該裝置能夠快速、準(zhǔn)確地輸出多路振動(dòng)刺激，通過控制每一路的振動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和空間落點(diǎn)這三個(gè)參量，實(shí)現(xiàn)特定態(tài)勢(shì)信息的振動(dòng)觸覺表達(dá)。
　　在這套自研裝置的基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建了

3、振動(dòng)觸覺表達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開展了人體振動(dòng)觸覺感知特性的實(shí)驗(yàn)研究，包括感覺閾限和短時(shí)記憶特性兩個(gè)部分。其中，感覺閾限部分包括振動(dòng)強(qiáng)度閾限、時(shí)間閾限和振動(dòng)觸覺空間兩點(diǎn)閾限實(shí)驗(yàn);短時(shí)記憶特性部分包括針對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、空間落點(diǎn)的回憶性和再認(rèn)性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)論為后續(xù)振動(dòng)觸覺表達(dá)編碼方案及其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。
　　針對(duì)目標(biāo)辨識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的目標(biāo)屬性信息，本文聚焦物體危險(xiǎn)程度、類別、方位、距離、速度和輪廓這六個(gè)重要的環(huán)境目標(biāo)屬

4、性，綜合考慮目標(biāo)屬性信息的空間或時(shí)間類特征，融合使用振動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和空間落點(diǎn)三個(gè)參量制定若干種振動(dòng)觸覺表達(dá)編碼方案，設(shè)計(jì)開展了生理心理實(shí)驗(yàn)，依據(jù)刺激反應(yīng)相容性原理，比較觸覺編碼方案的優(yōu)劣，甄選出一套目標(biāo)屬性信息的振動(dòng)觸覺表達(dá)的最佳編碼方案。
　　針對(duì)目標(biāo)辨識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的文字交互信息，本文參考布萊葉盲文和摩爾斯電碼的編碼規(guī)則，首次創(chuàng)新地提出了一套全新的三角碼，面向環(huán)境目標(biāo)屬性中物體英文名稱的字母信息和物體方位角度的數(shù)字信息，融合

5、使用振動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和空間落點(diǎn)三個(gè)參量分別制定若干種振動(dòng)觸覺表達(dá)編碼方案，分別設(shè)計(jì)開展了生理心理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，相比于類布萊葉盲文和類摩爾斯電碼，三角碼是字母數(shù)字信息的振動(dòng)觸覺表達(dá)最佳編碼方案。
　　面向城市街道環(huán)境感知的目標(biāo)辨識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，融合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，提出了一套完整的目標(biāo)屬性信息和文字交互信息的振動(dòng)觸覺表達(dá)最佳編碼方案，并首次創(chuàng)新的提出了振動(dòng)觸覺表達(dá)的編碼設(shè)計(jì)原則。
　　本文最后提出了振動(dòng)觸覺表達(dá)技術(shù)的未來研究重