Summary
우리는 개체 전송 작업 중에 부조리 한 시각적 촉각 자극을 적용 하는 프로토콜을 제시 한다. 특히, 블록 전송 중에 손을 숨긴 상태에서 수행 되는 블록의 가상 프리젠테이션은 거짓 블록 삭제의 무작위 발생을 표시 합니다. 또한이 프로토콜은 모터 작업을 수행 하는 동안 vibrotactile 피드백을 추가 하는 방법을 설명 합니다.
Abstract
방해 촉각 피드백을 포함 위 화 감각 신호의 응용 프로그램은 드물게 특히 vibrotactile 피드백 (VTF)의 존재와 탐구 한다. 이 프로토콜은 VTF의 시각 촉각 자극에 대 한 반응에 대 한 영향을 테스트 하는 것을 목표로 합니다. 촉각 피드백은 블록을 잡고 파티션을 가로질러 이동 함으로써 획득 됩니다. 시각적 피드백은 모션 캡처 시스템을 사용 하 여 획득 한 이동 블록의 실시간 가상 프리젠테이션입니다. 합동 피드백은 블록의 움직임에 대 한 신뢰할 수 있는 프리 젠 테이 션 이므로 피사체가 블록을 파악 하 고 손의 경로와 함께 이동 하는 것을 보게 됩니다. 위 화 된 피드백은 블록의 움직임이 실제 이동 경로에서 발산 되므로 피사체가 실제로 유지 되는 경우 손에서 떨어질 것 처럼 보일 수 있으므로 촉각 피드백과 모순 됩니다. 20 명의 과목 (나이 30.2 ± 16.3)은 손이 숨겨져 있는 동안 16 블록 전송을 반복 했습니다. 이들은 vtf와 VTF 없이 반복 되었다 (총 32 블록 전송). 위 화 자극은 각 조건에서 16 반복 내에서 무작위로 두 번 제시 되었다 (와 VTF 없이). 각 주제는 VTF를 사용 하 여 작업을 수행 하는 난이도를 평가 하도록 요청 받았습니다. VTF의 유무에 관계 없이 합동 및 부조리 한 시각 촉각 신호로 기록 된 전송 사이의 손 경로의 길이와 기간에 통계적으로 유의 한 차이가 없었다. VTF를 사용 하 여 작업을 수행 하는 인식 된 난이도는 VTF (r = 0.675, 0.002)를 사용 하 여 블록의 정규화 된 경로 길이와 상당히 상관관계가 있습니다. 이 설정은 시각적 촉각의 위 화 자극을 포함 하는 모터 기능 중 VTF의 첨가제 또는 환 원 가치를 정량화 하는 데 사용 됩니다. 가능한 응용 분야는 보 철물 설계, 스마트 스포츠 마모 또는 VTF를 통합 하는 기타 의류입니다.
Introduction
환상은 우리가 실수로 객관적인 현실과는 다른 정보를 인식 하기 때문에 우리의 감각 한계의 폭발적입니다. 우리의 지 각 유추는 감각 데이터를 해석 하는 우리의 경험과 모호한 감각 입력1의 존재 하에 현실의 가장 신뢰할 수 있는 추정치의 우리의 뇌의 계산에 기초한 것 이다.
환상 연구의 하위 카테고리는 부조리 한 감각 신호를 결합 한 것입니다. 부조리 한 감각 신호에서 유래 하는 환상은 우리의 두뇌에 의해 수행 된 일정 한 다중 감각적인 통합에서 시작 됩니다. 시각 청각 신호의 위 화에 관한 수많은 연구가 있지만, 다른 감각 쌍의 부조리는 덜 보고 됩니다. 보고서 수의 이러한 차이는 시각적 청각 위 화를 통합 하는 설정을 설계 하는 데 있어 더 높은 단순성에 기인 할 수 있습니다. 그러나, 다른 감각 쌍의 양식에 관련 된 결과 보고 하는 연구, 재미 있다. 예를 들어, 시각적 민감도2 에서의 위 화 시각 촉각 신호의 효과는 시각 및 촉각 자극이 공간 주파수에서 매칭 되는 시스템을 이용 하 여 연구 되었다; 그러나, 햅 틱 및 시각적 방향은 동일 (congruent) 또는 직교 (부조리) 이었다. 또 다른 연구에서는 시각적 자극과 촉각을 제시 하는 조명 패널이 있는 시각적 촉각 크로스 모달 통합 자극 기를 사용 하 여 움직임의 인지 된 시각적 방향에 대 한 비 가시적 촉각 운동 자극의 효과를 조사 했습니다. 피부3에 임의의 동작 방향, 속도 및 들여쓰기 깊이와 촉각 운동 자극을 제공 하는 자극 기. 이는 작업의 통계적 분포와 감각 불확실성을 내부적으로 표현 하 여 성능 최적화 베이지안 프로세스4와 일치 하는 방식으로 결합 하는 것을 제안 했습니다.
가상 현실은 쉬운 작업을 주제로 시각적 피드백을 속일 수 있는 능력을 만들었다. 여러 연구는 시각 및 체 감각 정보를 잘못 정렬 하는 멀티 감각 가상 현실을 사용 했다. 예를 들어, 가상 현실은 최근 아이와 같은 음성 왜곡 (5)의 활성화 유무에 관계 없이 아이의 신체에서 실시 예를 유도 하기 위해 사용 되었다. 다른 예에서, 셀프 모션 동안 도보 거리의 시각적 프리젠테이션은 확장 되었고, 따라서 바디 기반 큐 (6)에 의해 펠트 된 이동 거리와는 위 화 되었다. 유사한 가상 현실 설정은 사이클링 활동7을 위해 설계 되었습니다. 그러나 전술한 모든 문헌 들은 위 화 신호 외에도 하나의 감각에 간섭을 결합 하지 않았다. 그런 교란을 받는 촉각 감각을 선택 했습니다.
우리의 촉각 감각 시스템은 물체가 파악 되 고 있는지 여부에 대 한 직접적인 증거를 제공 합니다. 따라서 직접 시각적 피드백이 왜곡 되거나 사용할 수 없는 경우에는 개체 조작 작업에서 촉각 감각 시스템의 역할이 두드러지게 나타날 것입니다. 그러나 촉각 감각 채널이 방해를 받는 경우 어떻게 될까요? 이것은 개별8의 관심을 포착 하기 때문에 감각 확대를 위한 vibrotactile 피드백 (vtf)를 사용 하는 가능한 결과입니다. 오늘날 다른 형태의 증강 된 피드백은 외부 도구로 사용 되며, 내부 감각 피드백을 향상 시키고 운동 학습, 스포츠 및 재활 설정9에서 성능을 향상 시키기 위한 것입니다.
부조리 한 시각적인 촉각 자극의 연구는 감각 입력의 지 각에 관하여 우리의 이해를 강화할 수 있습니다. 특히, 시각 촉각 자극을 포함 하는 모터 기능 중 VTF의 첨가제 또는 환 원 가치의 정량화는 미래의 보 철 설계, 스마트 스포츠 마모 또는 VTF를 통합 하는 다른 의류에 도움이 될 수 있습니다. 수족은 자신의 residuum의 원 위부 측면에서 촉각 자극을 박탈당 하기 때문에, 예를 들어, 파악의 지식을 전달 하기 위해 보 철에 내장 된 VTF의 일상적인 사용은 시각적 피드백을 인식 하는 방법에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 조건에서 인식 메커니즘의 이해, 엔지니어 VTF 사용자에 부정적인 영향을 줄이기 위해 완벽 한 VTF 양식 수 있습니다.
우리는 부조리 한 시각 촉각 자극에 대 한 반응에 VTF의 효과를 테스트 하는 것을 목표로 했다. 제시 된 설정에서, 촉각 피드백은 블록을 잡고 파티션을 가로질러 이동 함으로써 획득 된다; 시각적 피드백은 이동 블록과 파티션의 실시간 가상 프리젠테이션입니다 (모션 캡처 시스템을 사용 하 여 획득). 피사체가 실제 손 움직임을 보는 것을 방지 하기 때문에, 유일한 시각적 피드백은 가상 하나입니다. 합동 피드백 블록의 움직임의 신뢰할 수 있는 프리 젠 테이 션, 피사체가 블록을 파악 하 고 손의 경로와 함께 이동 보는 느낌. 위 화 된 피드백은 블록의 움직임이 실제 이동 경로에서 발산 되므로 피사체가 실제로 유지 되는 경우 손에서 떨어질 것 처럼 보일 수 있으므로 촉각 피드백과 모순 됩니다. 세 가지 가설을 시험 했다: 가상 시각적 피드백을 사용 하 여 한 곳에서 다른 장소로 객체를 이동 하는 경우, (i) 개체의 전송 동작의 경로와 지속 시간이 증가 할 때 부조리 시각적 촉각 자극이 제시 되 면 (ii)이 변화는 부조리 한 시각적 촉각 자극이 제시 되 고 VTF가 움직이는 팔에 활성화 되 면 증가 하 고 (iii) 긍정적 인 상관관계는 VTF가 활성화 된 작업을 수행 하는 인식 된 난이도와 경로와 기간 사이에 발견 될 것입니다 오브젝트의 전송 모션. 첫 번째 가설은 부조리 한 피드백의 다양 한 양식이 우리의 응답에 영향을 보고 상기 문헌에서 유래. 두 번째 가설은 VTF가 개인의 관심을 포착 한 이전의 결과와 관련이 있습니다. 세 번째 가설을 위해, 우리는 VTF에 의해 더 교란 된 주제는 자신의 촉각 적 감각 보다 가상 시각적 피드백을 신뢰 할 것 이라고 가정 했다.
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Protocol
다음 프로토콜은 대학의 인간 연구 윤리 위원회의 지침을 따른다. 상업용 제품에 대 한 참조 자료 표 를 참조 하십시오.
참고: 대학 윤리 위원회의 승인을 받은 후 20 명의 건강 한 개인 (7 남자와 13 여성은 30.2 ± 16.3 년)의 평균 및 표준 편차 [SD]를 모집 하였다. 각 주제는 정보에 입각 한 동의서를 읽고 서명 했습니다. 포함 기준은 18 세 이상인 오른 손잡이 개인 이었다. 배제 기준은 위 사지 또는 교정 되지 않은 시력 장애에 영향을 미치는 신경학 적 또는 정형 외과 적 손상 이었다. 피사체가 시각적 촉각 피드백의 위 화를 발생 하는 순 진 했다.
1. 시험판 준비
- 상자에서 나무 상자를 사용 하 여 테스트10을 차단 합니다. 상자의 크기는 53.7 cm x 26.9 x 8.5 cm 이며 중간에는 15.2 cm 높은 파티션입니다. 파티션의 양쪽에 부드러운 스폰지 레이어를 놓습니다. 6 개의 패시브 반사 마커를 화면 반대편의 4 개 모서리와 파티션의 양쪽 끝에 배치 합니다 (그림 1a).
- 3D 프린터를 사용 하 여 2.5 cm x 2.5 x 2.5 cm의 크기를 가진 큐브를 제조 하는 데 4.5 cm x 4.5 cm x 1cm 크기의 베이스에 부착 됩니다. 인쇄 하기 전에 밑면의 각 구석을 잘라서 각 모서리에 1cm x 1cm 크기의 정사각형을 만듭니다 (그림 1a). 베이스의 네 모서리에 패시브 반사 마커를 부착 합니다.
- 테이블 뒤에 있는 피사체는 화면에서 약 2m 정도 떨어진 곳에 큰 화면을 표 앞에 1.5. 화면 반대편 가장자리에서 10cm 테이블에 상자를 놓습니다.
- 100 Hz에서 활성화 된 6 카메라 모션 캡처 시스템을 플러그인으로 사용 하 여 블록의 파티션과 움직임을 실시간으로 시각화 합니다 (그림 1). 상자의 블록과 파티션이 강 체로 인식 되도록 제조업체의 지침에 따라 모션 캡처 시스템을 보정 합니다.
참고: 모션 캡처 시스템의 적절 한 교정과 블록 및 파티션에 단단히 부착 된 작은 마커의 사용은 환상을 유지 하는 데 필요 합니다.
2. 비 브로 촉각 피드백 시스템을 피사체에 배치
참고: 본 명세서에 설명 된 vtf 시스템은 이전에11,12,13,14를 출판 하였다.
- 손목 시계, 팔찌 및 반지를 제거 하는 주제를 지시 합니다. VTF 시스템 컨트롤러를 피사체의 팔 뚝에 연결 합니다 (그림 2, 왼쪽 이미지).
- 얇고 유연한 두 개의 힘 센서를 엄지 손가락의 팔 뚝과 얇은 스폰지 층 (그림 2, 오른쪽 이미지) 위에 집게 손가락에 붙입니다.
- 피사체의 팔 뚝 (그림 2, 왼쪽 이미지)의 피부에 팔목을 배치 하 고 지퍼를 사용 하 여 팔목을 편안 하 게 닫습니다. 커 프는 포스 센서에 의해 인식 되는 힘과 선형 관계에서 233 Hz의 주파수에서 오픈 소스 전자 프로토타이핑 플랫폼을 통해 활성화 된 3 개의 vibrotactile 액추에이터를 포함 합니다. 힘 센서와 vibrotactile 액추에이터는 차폐 된 전선을 통해 오픈 소스 전자 프로토타이핑 플랫폼에 연결 됩니다.
3. VTF 활성화
- 버튼을 눌러 컨트롤러에 연결 된 배터리를 활성화 합니다 (그림 2, 왼쪽 이미지).
- 피사체에 힘 센서의 인스트루먼트 된 핑거 (예: 엄지 손가락과 검지 손가락)를 가볍게 누릅니다. 피사체는 커 프 아래의 영역에서 진동의 감각을 보고 합니다.
- 2 개의 인스트루먼트 된 손가락만을 사용 하 여 최대한 가볍게 블록을 잡은 후 10 분간 훈련 하도록 피사체에 지시 한다. 주제에 게 블록을 들어 올리고, 이동 하 고, 테이블에 다시 배치 하 여 블록에 최소한의 힘을 적용 하려고 시도 합니다. 이를 파악 하는 동안 블록이 떨어 졌 더라도 적용 된 힘을 줄이기 위해 피사체를 격려 합니다.
4. 피사체 배치 및 준비
- 상자와 파티션이 배치 된 테이블 (최대 10cm)에 가깝게 서 서 피사체를 지시 합니다.
- 피사체가 상자를 볼 수는 없지만 그 또는 그녀 앞에 있는 화면을 쉽게 볼 수도 있도록 제목 근처의 테이블 가장자리에 칸막이를 배치 하십시오 (그림 1a). 칸막이의 경우, 바람직하게는 높이가 다른 피사체를 수용 하기 위해, 자신의 높이의 조정을 허용 하는 네 개의 다리에 고정 단단한 비 반사 재료를 사용 합니다.
- 피사체에 이어폰을 머리에 놓을 것을 지시 한다.
- 상자의 오른쪽 구획의 중간에 블록을 배치 하 고 그것에 피사체의 손을 안내 합니다.
5. 재판 개시
참고: 설명 된 재판은 VTF와 함께 두 번 반복 됩니다 (크로스 오버 디자인은 학습 효과를 확인 하지 않는 것이 좋습니다). VTF를 사용 하지 않고 시험을 수행 하려면 컨트롤러에 연결 된 배터리를 끄십시오 (그림 2).
- 모션 캡처 시스템의 카메라를 제어 하는 소프트웨어를 활성화 합니다.
- 시각적 피드백 소프트웨어 (그림 1b)의 제어판에서 vtf 유무를 선택 하 고 주제의 코드를 입력 하 고 실행, 연결, 열기 및 시작을 클릭 합니다.
- 화면에서 가상 블록의 움직임을 보면서 힘 센서의 계측 된 손으로 블록을 전송 하는 16 개의 반복을 수행 하도록 피사체에 지시 합니다 (그림 1b). 각 전송 후 블록을 다시 시작 위치로 파티션을 가로질러 이동 합니다.
- 피사체가 16 번 반복 되 면 중지를 클릭 합니다.
- 다음 스케일에 따라 VTF와 함께 16 번 블록을 전송 하는 작업을 수행 하는 난이도에 대 한 평가를 요청 하십시오: ' 0 ' (어려운 것은 아님), 「 1 」 (다소 곤란) 「 2 」 (보통 난이도) (매우 어렵다).
6. 사후 분석
- 블록의 3D 좌표 데이터를 사용 하 여 블록의 경로와 전송 시간을 계산 합니다. 블록이 오른쪽 림 (발병)의 테두리 높이에 있고 상자의 왼쪽 (오프셋) 면과 같이 각 전송의 시작과 오프셋 시간을 수동으로 표시 합니다. 다음 방정식에 따라 각 전송의 경로 길이를 계산 합니다.
1
여기서
and 
는 두 개의 후속 시간 점에서 블록의 3d 좌표입니다. - VTF가 있거나 없는 두 가지 조건 모두에서 시각적 촉각 신호가 위 화 되는 2 회 전송에 대 한 경로 길이 및 전송 시간의 평균을 한 번, 그리고 합동 시각적 촉각 신호와 14 전송을 위한 한 번.
- 합동 시각 촉각 신호의 존재와 함께 블록 전송의 경로와 시간에의 한 부조리 한 시각적 촉각 신호의 존재 하에 블록 전송 중에 경로와 시간을 정규화. 두 조건 (VTF 포함 및 제외)에 대해 별도로 정규화를 수행 합니다.
- VTF (유무에 관계 없음) 및 부조리 한 시각적 촉각 피드백 (유무에 관계 없음)을 사용 하 여 대상 내 반복 측도 ANOVA를 수행 합니다.
- 6.4 하위 섹션의 지침에 따라 결과를 분석할 때 통계적 차이가 없는 경우에는 베이지안 반복 측도 두 가지 요소15를 사용 합니다.
- 스피어 맨의 상관 관계 테스트는 VTF 활성화와 동작의 정규화 된 경로 및 지속 시간을 사용 하 여 작업을 수행 하는 인식 된 난이도와 함께 사용할
- 통계적 유의 성을 p <. 05로 설정 합니다.
and 
는 두 개의 후속 시간 점에서 블록의 3d 좌표입니다.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
우리는 가상의 시각적 피드백을 사용 하 여 한 곳에서 다른 장소로 객체를 이동할 때, (i) 개체의 전송 모션의 경로와 지속 시간이 증가 할 때이 세 가지 가설을 테스트 하기 위해 설명 된 기술을 사용 합니다. 제시 (ii) 위 화 시각 촉각 자극이 제시 되 고 움직이는 팔에 VTF가 활성화 되 면이 변화가 증가할 것입니다. (iii) 포지티브 상관관계는 VTF가 활성화 된 작업을 수행 하는 인식 된 난이도와 오브젝트의 전송 모션의 경로 및 지속 시간 사이에서 발견 됩니다.
결과는 세 번째 가설을 지원 합니다. VTF를 사용 하 고 포함 하지 않고 작업을 수행 하는 보고 된 어려움 수준은 그림 3에 나와 있습니다. 스피어 맨의 상관 관계 테스트에 따르면 ' 0 ' = 전혀 어렵지 않은 인식 된 난이도 레벨을 vtf (r = 0.675를 사용 하 여 블록의 정규화 된 경로 길이와 크게 상관 관계가 있는 VTTF를 사용 하 여 작업을 수행 하는 것이 매우 어렵다. 0.002; 그림 4). 즉, VTF를 사용 하는 경우 보다 어려운 작업을 인식 한 피사체의 경우, 위 화 시각 촉각 신호의 존재 하에 정규화 된 경로 길이가 더 길어 졌다. Vtf와 블록의 정규화 된 경로 길이 (r = 0.132, p = 0.589)를 사용 하 여 작업을 수행 하는 인식 된 난이도 간에는 유의 한 상관관계가 없었다. 또한 vtf와 정규화 된 블록 전송 시간을 가진 작업을 수행 하는 인식 된 난이도의 수준 사이에는 큰 상관관계가 없었다 (rtf (r =-0.056, p = 0.825 및 r = 0.066, 각각 p = 0.788).
각 피사체의 절대 시간과 경로는 각 피사체의 이동 속도와 전략에 의존 하므로 경로 길이와 시간을 정규화 하는 것이 좋습니다, 그래서 비 정규화 된 값으로 인해 개인의 움직임 패턴의 변화를 반영 하지 않을 것 이다 부조리 한 시각적 촉각 신호의 외관. 이후, 각 전송 후, 우리는 다시 정확한 시작 위치로 블록을 재배치, 블록의 경로 길이는 시작 위치에 의해 영향을 받지 않았다. 두 가지 요인, VTF (유무에 관계 없이) 및 부조리 한 시각적 촉각 피드백을 포함 하는 대상 내 반복 측도 ANOVA의 경우, 통계적으로 유의 한 주요 효과는 블록 전송 중에 손 경로의 길이에서 발견 되지 않음 vtf를 사용 하지 않은 시험과 비교 하 여 시험 하는 것에 대 한 것입니다. 0.029 = 0.866) 및 비 가시적 촉각 피드백을 가진 시험에 비해 합동 시각적 촉각 피드백 시험에 대 한 (f(1, 15) = 0.031, p = 0.863). 또한 vtf (f-1) = 0.354, p = 0.561) 및 위 화 시험에 비해 합동 시각적 촉각 피드백을 사용한 시험에 비해 vtf와의 시험을 위한 블록을 이전 하는 시간에 통계적으로 유의 미 한 주요 효과가 발견 되지 않았습니다. 시각적 촉각 피드백 (F(1-15) = 1.169, p = 0.297).
VTF를 사용 하지 않고 시험 하는 동안, 위 화 및 합동 시각적 촉각 신호 (27.3 ± 13.1 cm 및 25.9 ± 12.2 cm로 기록 된 전송 사이의 블록 전송 동안 손 경로의 길이에 통계적으로 유의 한 차이가 없었다 각각)와 시간 사이에 위 화 및 합동 시각적 촉각 신호 (1.18 ± 0.56 s 및 1.20 ± 0.57 s)로 기록 된 블록을 전송 한다. 마찬가지로 VTF를 추가 하는 경우 블록 전송 중에 손 경로의 길이에 통계적으로 유의 한 차이가 없으며 (각각 24.7 ± 7.4 및 26.1 ± 11.1 cm),이는 위 화 및 합동 시각적 촉각 신호로 기록 됩니다. 1.21 ± 0.38 s 및 1.06 ± 0.41 s 각각의 위 화 및 합동 시각적 촉각 신호로 기록 된 블록을 전송 하는 시간. 베이지안 통계에 따르면, 그룹 요소와 관련 된 차이의 부재는 피팅 된 모델의 아무도 실질적으로 null 모델 (2.769 < 모든 BF01 < 33.573) 보다 더 나은 것을 주어진 일화 적인 증거로 취할 수 있습니다 최대 오류 2.72%.
그림 1: 평가판 설정 (6 빨간색 마커를 파티션에 배치) 상자에 배치 마커 (파란색 마커 4)는 피사체의 눈에서 숨겨져 있습니다, 표시 합니다. 마커는 모션 캡쳐 시스템에 의해 실시간으로 추적 되었고, 모든 마커의 3 차원 좌표가 실시간으로 기록 되었다. (b) 블록의 파티션과 이동이 피사체 앞에 위치한 스크린 상에 제시 되었다. 소프트웨어 활성화 단계는 연구 프로토콜에 설명 되어있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 비 브로 촉각 피드백 시스템. 시스템 컨트롤러는 피사체의 팔 뚝에 부착 되 고 커 프는 상 완 (왼쪽 이미지) 주위에 감싸 있습니다. 힘 센서는 엄지 손가락과 검지 손가락 (오른쪽 이미지)의 팔의 측면에 배치 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 보고 된 어려움 수준 (0 = 전혀 어렵지 않음, 1 = 약간 어려운 경우, 2 = 적당히 어려운 경우 4 = 매우 어렵다) vibrotactile 피드백 (VTF)을 사용 하 여 작업을 수행 하지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 인식 된 난이도 레벨의 산 점도 (0 = 전혀 어렵지 않음, 1 = 약간 어려운 경우, 2 = 매우 어려운 경우) 전송 시 블록의 정규화 된 경로 길이와 관련 하 여 VTF로 작업을 수행 하는 경우 VTF와 함께. 정규화 된 경로 길이 (합동 시각적 촉각 신호의 존재 하에서 경로 길이로 나눈 부조리 한 시각적 촉각 신호의 존재 하에 경로 길이)는 훨씬 더 어려워 작업을 인식 하는 피사체에 대 한 더 이상 이었다 사용 하 여 VTF 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
본 연구에서, 개체에 VTF를 추가 하는 효과를 정량화 하는 프로토콜은 시각적 촉각 적 자극의 존재 하에서 오브젝트 전달 운동학이 제시 되었다. 우리의 지식의 최고에, 이것은 부조리 한 시각적인 촉각 자극에 반응에 VTF의 효력을 시험 하기 위하여 유효한 유일한 프로토콜입니다. VTF를 사용 하 여 개체를 전송 하는 동안 비 시각적 촉각 자극을 적용 하는 데 관련 된 몇 가지 중요 한 단계는 다음과 같습니다. vtf 시스템을 피사체에 부착 하 고 VTF를 활성화 하 여 모션 캡처 시스템 및 이동 작업 준비 시각적 피드백을 활성화 합니다. 시험이 진행 되는 동안 피사체가 오해의 소지가 있는 피드백 가능성을 인식 하지 못하는 것이 중요 합니다. 이를 보장 하기 위해, 상자의 바닥은 부드러운 스폰지 층 늘어서 및 피 험 자는 떨어지는 블록의 청각 피드백을 제거 하 고 나무 상자를 치는 이어폰을 착용 했다. 또한, 위 화 피드백의 두 전송은 무작위로 16 전송 중에 선택 되 고, 손이 공중에 있도록 파티션의 높이에서 2cm에 도달 한 후 상자의 시작 구획에가을 시뮬레이션 하도록 프로그램 되어있다. 그들은 첫 번째 또는 마지막 두 블록 전송 및 둘 사이에 적어도 하나의 비 오해의 소지가 전송에서 발생 하지 않을 것 이다 그래서 두 개의 임의의 오해의 소지가 영상 신호는 프로그래밍 했다.
이 프로토콜의 장점 중 하나는 16 전송 시험 기간 동안 오해의 소지가 있는 시각적 피드백이 무작위로 나타나고 몇 번만 나타나는 것입니다. 이렇게 하면 피사체가 가상 프레젠테이션을 불신 하는 것을 방지할 수 있습니다. 본 재판에서 대상에 게 제공 되는 두 신호 사이의 충돌이 매우 높은 것 이므로, 실시 된 프로토콜은 합리적인 개수의 블록 드롭을 제시 함으로써 오해의 소지가 있는 시각적 피드백의 신뢰성을 높이는 것을 목표로 한다. 그것은 샴16 에 의해 논의 되었다 청각과 시각 신호 사이의 상호 작용은 재판 설정에 관한 두 가지 사전 지식 사이의 충돌의 정도에 의해 영향을. 이것은 또한 본 원에서 설계 된 촉각 및 시각 신호 간의 상호작용의 경우 일 수 있다. 시스템의 또 다른 이점은 블록의 위치를 실시간으로 제시 하기 위해, 모션 캡쳐 시스템은 블록의 3 차원 좌표를 계산 하므로, 각 반복에서 블록의 이동 시간과 경로의 분석이 수행 될 수 있도록 시험의 끝에서 효율적이 고 정확 하 게.
이 프로토콜을 사용 하 여, 우리의 예비 결과는 시각적 촉각 부조리 신호를 분석 할 때, 빛의 접촉에 의해 직접적으로 획득 하 고 다른 하나는 비전에 의해 간접적으로 획득 한 것을 제안 (가상 표현), 주제는 간접적으로 무시 했을 수 있습니다 시각적 피드백, 직접 촉각 신호에 대응. 이것은 또한 VTF의 존재 하에서 확인 되었고, 이로써 두 번째 가설을 거부 하였다. 우리는 VTF가 빛 직접 촉각 피드백에서 피사체의 주의를 산만 하 게 할 것으로 예상, 그로 인하여 설득력 자극에 주저 응답 하는 주제. 정체는 블록 전송의 긴 경로와 기간으로 표현 될 것으로 예상 되었다. 가정은 이전 연구의 결과에 근거를 둔 것은 vibrotactile 소설 자극은 진행 중인 시각 작업에서 멀리 관심을 캡처하는 것을 보여주었다8. 경로 길이와 지속 시간은 두 가지 조건을 구분 하 여 망설임의 지표로 선택 되었습니다. 오해의 소지가 있는 시각적 피드백이 발생 하면 피사체가 촉각 피드백이 나 시각적 피드백을 신뢰할 수 있습니다. 피사체가 촉각 피드백을 신뢰 한다면, 우리는 그 사람이 부드러운 이동 경로를 계속할 것으로 기대 합니다. 반대로, 피사체가 거짓 시각적 피드백을 신뢰 하는 경우, 우리는 그 또는 그녀가 타락 한 블록을 파악 하 고 재전송 (경로 길이와 지속 시간 증가) 하기 위해 손을 다시 움직일 것으로 기대 합니다. Vtf가 블록 이동 운동학에 미치는 영향의 부족에 대 한 한 가지 가능한 설명은 VTF가 직접 촉각 피드백과 함께 적용 되었기 때문에 VTF는 교란으로 작동 하지 않고 직접 촉각을 위한 간접 증폭기로 피드백. 이를 통해 피사체는 가상 시각적 피드백을 통해 직접적이 고 간접적인 촉각 피드백을 계속 신뢰 하 게 됩니다. 비 브로 촉각 신호에의 한 산만 가능성 외에도, 모터 작업 중에 진동을 적용 하는 또 다른 측면은 촉각 및 독점 감지에 대 한 우리의 인식에 미치는 영향을 고려해 야 합니다. 연구에 따르면 힘 줄 진동은 촉각 인식과 신체 차원 또는 위치17,1819사이의 착시를 일으켰습니다. 예를 들어,이 두 근 또는 삼 eps 근육 힘 줄에 진동은 터치의 감각에 영향을 미치는 자기 저항 환상을 생산20. 그러나, VTF의 효과 (즉, 촉각 자극과의 진동)가 촉각 지 각 자체에 미치는 영향은 시험 중에 팔 뚝에 가해진 진동이 적용 되는지 여부를 이론 화할 수 없도록 연구 되지 않았기 때문에 피사체의 독점 성 또는 촉각 감각. 마지막으로, 제 2 가설의 거절에 대 한 가능한 설명은 아래에 논의 된 바와 같이, VTF를 처리 하는 피 험 자의 능력에 있어서의 개별적인 차이 이다.
이 연구에서 vtf와 블록의 정규화 된 경로로 작업을 수행 하는 인식 된 난이도 간의 강한 상관관계는 세 번째 가설을 증명 하 고 VTF가이를 교란 시키는 것으로 생각 되는 과목을 제시 합니다. 그들의 촉각 감각 보다 더 가상 시각적 피드백. 감각 환상에 대 한 인식의 개인 차이에 대 한 유사한 보고가 문헌에 문서화 되어 있습니다. 예를 들어, 더 높은 감각 암시 척도 (SSS) 점수가 낮은 SSS 점수21을 가진 피사체에 비해 고무 손 환상에서 고무 손의 소유권의 감각을 평가 했다. 환상에 대 한 인식의 개인 차이의 또 다른 측면은 다 관 능 큐 (22)를 통합 할 때 변경을 야기 하는 시간적 지 각 결합 윈도우의 차이로 인해 발생할 수 있습니다. 그것은 좁은 지 각 바인딩 창을 가진 개인이 환상을 인식 할 가능성이 적은 것으로 나타났습니다, 그들은 일시적으로 비동기 입력을 해리 하는 것이 더 가능성이 있음을 시사. Vtf를 사용 하 여 블록의 정규화 된 시간과 VTF를 사용 하 여 작업을 수행 하는 인식 된 난이도 간에는 유의 한 상관관계가 없다는 점에 유의 해야 합니다. 이는 손 속도로 설명할 수 있습니다. 특히, 피사체가 오해의 소지가 있는 가상 신호의 존재 하에 자신의 손 경로 길이를 증가 시킬 때, 그들은 작업을 완료 하기 위한 총 지속 시간이 그들에 의해 수행 된 것과 유사 하 게 남아 있도록 자신의 손 움직임을 가속화 할 수 있다 오해의 소지가 있는 피드백.
이 프로토콜의 한 가지 제한은 블록에 최소한의 힘을가 하 여 피 험 자에 게 제공 되는 명령 들이 아마도 피사체에 의해 다르게 실행 되었고, 그래서 일부는 다른 것 들 보다 더 높은 힘을 인가 하 고, 그로 인해 더 높은 직접 촉각을 인지할 수 있다는 것 이다 결과에 영향을 줄 수 있는 신호입니다. 불행히도,이 가정을 긍정 하기 위해 힘 센서가 감지한 힘은 기록 되지 않았습니다. 힘을 기록 하는 것은 시험 기간 동안 피사체가 인식 하는 촉각 정보에 관한 정보를 제공할 수 있는 향후 연구를 위한 선택적인 기능입니다. 또한, 본 원에서 설계 된 가상 표현은 피 험 체의 손의 가상 표현이 없었다 그래야 박스 파티션의 블록 이동과 위치를 제공 하였다. 이전 연구는 명백한 손 위치에 관한 시각적인 정보가 촉각 판정에 교차 모달 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었습니다, 시력은 독점을 통해 충돌 하는 경우에도23,24,25, 이 재판에서 손 표현의 추가는이 연구의 결과를 바꾸 었을 수 있습니다. 또한 선택 된 블록 전송 작업이 너무 빨리 되었을 수 있습니다. 이 프로토콜에 대 한 향후 수정에는 VTF를 포함 하 여 작업 완료 기간의 차이가 더 커질 수 있도록 보다 복잡 한 작업이 포함 될 수도 있습니다. 또한 SSS를 사용 하 여 개체 차이를 제어할 수도 있습니다. 마지막으로, 오해의 소지가 시각적 피드백에 대 한 주제를 경고 하지 않도록이 프로토콜에서 시각적 촉각 위 화 반응의 반복의 최소 수는 가능 하다. 주체가 시각적 프레젠테이션에 의해 속임을 당하고 있다고 의심 되는 경우 프로토콜 안정성이 손상 될 수 있습니다. 따라서 총 평가판 수에 대 한 오해의 소지가 있는 피드백의 비율은 최소로 해야 합니다. 불행 하 게도, 소수의 부조리 한 인스턴스는 통계적 인 전력을 제한 할 수 있다.
요약 하자면, 움직임의 오해의 소지가 가상 시각적 피드백을 제시 하는 새로운 프로토콜은 VTF 유무에 관계 없이 테스트 되었습니다. 예비 결과는 간접 시각 신호를 통해 직접 및 간접 촉각 신호를 신뢰 한다는 것을 보여줍니다. 또한 피사체 간의 차이는 부조리 한 신호에 대 한 응답에 영향을 미치기 때문에 VTF에 의해 더 많은 교란을 느낀 피사체가 촉각 신호를 통해 오해의 소지가 있는 시각적 신호를 신뢰 했습니다. 이 프로토콜은 VTF가 장착 된 보 철물을 사용 하는 상 지 수족에서 추가로 탐험 할 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
이 연구는 자금을 지원 하지 않았습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
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