信息的觸覺編碼及振動觸覺表達技術的研究.pdf

1、振動觸覺表達技術是近年來人機交互和機器人技術研究的前沿和熱點之一，而信息的觸覺編碼則是其中重要的研究內(nèi)容。本文以國家自然科學基金項目為背景，研究內(nèi)容主要包括振動觸覺表達裝置的設計和實現(xiàn)、人體振動觸覺感知特性、面向環(huán)境感知信息的振動觸覺編碼方案及其設計原則。
　　本文的研究目標就是揭示人體振動觸覺感知的客觀規(guī)律，針對環(huán)境感知信息特點，設計研發(fā)一種振動觸覺表達裝置，制定一套可靠簡潔高效的振動觸覺表達編碼方案，首次總結了一系列信息振動觸

2、覺編碼原則。
　　本文首先概括了觸覺人機交互技術的研究動態(tài)和發(fā)展趨勢，重點對觸覺刺激裝置、編碼參量和表達應用進行了簡要分析，比較了不同觸覺刺激方式的特點和優(yōu)勢。
　　本文提出了一種新穎的基于移動終端的穿戴型分布式有源被動振動觸覺表達裝置的設計和實現(xiàn)方案。該裝置能夠快速、準確地輸出多路振動刺激，通過控制每一路的振動強度、持續(xù)時間和空間落點這三個參量，實現(xiàn)特定態(tài)勢信息的振動觸覺表達。
　　在這套自研裝置的基礎上，本文構建了

3、振動觸覺表達實驗系統(tǒng)，設計開展了人體振動觸覺感知特性的實驗研究，包括感覺閾限和短時記憶特性兩個部分。其中，感覺閾限部分包括振動強度閾限、時間閾限和振動觸覺空間兩點閾限實驗;短時記憶特性部分包括針對振動強度、持續(xù)時間、空間落點的回憶性和再認性實驗。這些實驗的研究結論為后續(xù)振動觸覺表達編碼方案及其實驗設計提供了基礎依據(jù)。
　　針對目標辨識應用場景中的目標屬性信息，本文聚焦物體危險程度、類別、方位、距離、速度和輪廓這六個重要的環(huán)境目標屬

4、性，綜合考慮目標屬性信息的空間或時間類特征，融合使用振動強度、持續(xù)時間和空間落點三個參量制定若干種振動觸覺表達編碼方案，設計開展了生理心理實驗，依據(jù)刺激反應相容性原理，比較觸覺編碼方案的優(yōu)劣，甄選出一套目標屬性信息的振動觸覺表達的最佳編碼方案。
　　針對目標辨識應用場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、使用振動強度、持續(xù)時間和空間落點三個參量分別制定若干種振動觸覺表達編碼方案，分別設計開展了生理心理實驗。實驗結果證實，相比于類布萊葉盲文和類摩爾斯電碼，三角碼是字母數(shù)字信息的振動觸覺表達最佳編碼方案。
　　面向城市街道環(huán)境感知的目標辨識應用場景，融合上述實驗結論，提出了一套完整的目標屬性信息和文字交互信息的振動觸覺表達最佳編碼方案，并首次創(chuàng)新的提出了振動觸覺表達的編碼設計原則。
　　本文最后提出了振動觸覺表達技術的未來研究重