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基于时间约束和力反馈的速度—准确率权衡研究

作　者: 李俊佑
导　师: 万华根
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 力反馈交互速度-准确率权衡时间约束人机交互
分类号: TP11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

在基础交互任务中,性能预测模型是人机交互研究的一个重要分支,如得到广泛应用的费茨法则。近些年随着力反馈技术的发展,力反馈设备的应用也越来越多,如虚拟手术、虚拟装配、虚拟训练等。虽然力反馈交互的应用越来越多,但对于力反馈交互技术的基础研究却很少。因此本文探讨了人类基础运动性能问题,主要研究在基于轨迹和时间约束的任务中,力反馈交互及相关因素对“速度和准确率权衡”的影响,期望本文的研究结果能给后续的力反馈交互研究提供一些参考依据。在本研究中,首先做了一个由21名被试参与的测试实验,其中3人参与先导实验来确定试验参数,其余18人参与正式实验来产生实验数据。在正式实验中主要探讨了在基于轨迹和时间约束的任务中,不同的力反馈虚拟弹簧系数、目标移动时间、隧道长度、隧道宽度和时间容差参数,对实际移动时间、错误率和移动轨迹标准偏差的影响。其中着重研究了以上5个因素对移动轨迹标准偏差的影响,并根据分析推导出了一个对移动轨迹标准偏差的定量预测模型。实验结果表明此定量预测模型可以准确预测移动轨迹的标准偏差。最后,本文设计了一个被动模式的力反馈书法系统,通过力反馈书法系统产生的书法轨迹数据,验证了本文提出的模型可以准确预测书法轨迹的标准偏差。说明了此模型具有一定的适用性和实用性,可以用于预测基于轨迹和时间约束下力反馈交互任务中移动轨迹的标准偏差。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章绪论  11-26
  1.1 研究背景  11
  1.2 力觉交互技术简介  11-15
    1.2.1 国外的研究现状  12-14
    1.2.2 国内的研究现状  14-15
  1.3 相关工作  15-24
    1.3.1 基于空间约束  15-22
    1.3.2 基于时间约束  22-24
  1.4 研究内容  24-25
  1.5 论文结构  25-26
第2章速度准确率权衡实验  26-41
  2.1 实验装置  26
  2.2 力反馈设备概述  26-34
    2.2.1 力反馈装置介绍  26-30
    2.2.2 力反馈装置硬件安装  30-31
    2.2.3 力反馈程序开发流程  31-34
  2.3 实验任务  34-35
  2.4 实验参数  35-36
  2.5 实验测量  36-37
    2.5.1 实验数据采集  36
    2.5.2 实际移动时间  36
    2.5.3 错误率  36
    2.5.4 标准偏差  36-37
  2.6 实验设计  37-38
  2.7 被试  38
  2.8 实验流程  38-41
    2.8.1 实验前准备工作  40
    2.8.2 实验进行  40
    2.8.3 实验完成  40-41
第3章各因素影响分析及模型推导  41-53
  3.1 实际移动时间(Actual MT)  41-43
    3.1.1 组间因素对实际移动时间的影响  41-42
    3.1.2 组内因素对实际移动时间的影响  42-43
  3.2 错误率(OPM)  43-46
    3.2.1 组间因素对错误率的影响  44
    3.2.2 组内因素对错误率的影响  44-46
  3.3 标准偏差(SD)  46-48
    3.3.1 组间因素对标准偏差的影响  46
    3.3.2 组内因素对标准偏差的影响  46-48
  3.4 模型推导及验证  48-53
    3.4.1 模型推导  48-51
    3.4.2 验证  51-53
第4章力反馈书法系统  53-59
  4.1 力反馈汉字书法模拟系统简介  53
  4.2 系统设计  53-56
    4.2.1 字体建模  54-55
    4.2.2 信息处理  55-56
  4.3 测试  56-58
    4.3.1 被试  56-57
    4.3.2 实验设计  57-58
  4.4 验证  58-59
第5章总结与展望  59-61
  5.1 全文总结  59-60
  5.2 展望  60-61
附录  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间主要的研宄成果  67-68
致谢  68

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