虛擬紋理力觸覺再現(xiàn)及感知特性實驗研究.pdf

1、紋理的力觸覺再現(xiàn)技術是人機交互技術中研究的重點和熱點。為了實現(xiàn)具有真實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，了解觸覺認知的內(nèi)在機理，從而為建立符合人的力觸覺感知特性的、具有真實感的紋理力觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)奠定理論基礎。本文以國家自然科學基金課題為背景，基于通用的力觸覺再現(xiàn)裝置，進行了兩個虛擬紋理力觸覺感知的心理生理實驗，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，建立了一個可視化的虛擬紋理感知實驗平臺，用于人的紋理力觸覺感知特性的實驗研究。
　　實驗一研究了紋理空間周期和人的探索速度對虛擬紋理力感知差別閾限(JustNoticeable Difference，JND)的影響。實驗結果表明：(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)當紋理空間周期小時，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和習慣探索速度下的紋理力感知JND進行比較，說明人在習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慣和心理狀態(tài)有關。
　　實驗二用多維尺度(Multidimensional Scaling，MDS)方法對虛擬紋理的主觀感知空間進行了分析，旨在探索什么是紋理力觸覺感知、人對虛擬紋理的主觀評價特征有

4、哪些、虛擬紋理的主觀評價特征與客觀紋理控制參數(shù)之間的映射關系如何等問題。實驗結果表明：(1)基于點接觸力觸覺再現(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)受試者對紋理樣本的主觀評價特征可歸納為粗糙度、硬度、疏密度、平坦度。最后建立了主觀評價特征(粗糙度、硬度、疏密度、平坦度