тактильний канал
За винятком нестандартних ситуацій, дисплеї тактильної модальності практично не використовуються в якості основного каналу інформації. Найбільш часто вони застосовуються як додатковий канал, наприклад при кодуванні формою і розміром кнопок і інших органів управління. В цьому розділі обговорюється дизайн тактильних дисплейних систем для кількох приватних додатків, в яких тактильні пристроїв ва використовуються для заміни зорового і мовного каналів у людей з сенсорними порушеннями. [. ]
Джерела при використанні тактильного каналу можуть бути або електричними, або механічними. Електричне вплив на шкіру називається електрошкірна або електротак-тільной стимуляцією. Абсолютний поріг для електротактіль-ної стимуляції є дуже низьким і становить приблизно 10-7 Вт-с. Для створення вишепорогових стимулів необхідні пристрої, які забезпечують вихідну силу струму 0,17. 2,9 мА (і потужність від 290 мкВт до 80 мВт) [37]. [. ]
Чутливість шкіри сильно залежить від наявності або відсутності волосся. У шкірі виявлено цілий ряд різних меха-норецепторних органів, в тому числі вільні нервові закінчення (включаючи ті, що оточують волосяні мішечки), диски Меркеля близько волосся і закінчення Руффини. Безволоса шкіра, наприклад на кінчиках пальців, відрізняється високою щільністю змісту тілець Мейснера; в глибоких шарах шкіри і в суглобах розміщуються тільця Пачіно. [. ]
Верілло [46] вивчав вібротактильного чутливість шкіри до різних частотах вібрації (від 10 до 3000 Гц). На рис. 6.7 для різних величин площі контакту показані залежності порогового зміщення шкіри від частоти вібротак-тільного датчика. Середня та високочастотна області кривих, ймовірно, опосередковані системою Пачіно; рецепторная система або системи, що відповідають за низкочастотную гілка кривих, однозначно не ідентифіковані [18]. Сприймаються зміщення шкіри в області середніх частот вимагають близько 0,1 мкВт механічної потужності, що діє на площу 0,6 см2 на кінчику пальця [37]. Для стимуляції шкіри рівнями від 10 до 40 дБ вище порогу потрібно механічна потужність від 1 мкВт до 10 мВт. [. ]
Чутливість до шкірної стимуляції сильно залежить від стимулируемой частини тіла. Вейнстейн [47] детально вивчив здатності детектувати, дискримінувати і локалізувати прості стимули, які надають тиск на різні ділянки чоловічого і жіночого тіла. На рис. 6.8-6.11 представлені результати цих досліджень. Абсолютні пороги тиску для чоловіків і жінок показані на рис. 6.8 і 6.9. Як і слід було очікувати, найнижчі пороги знаходяться на ділянках особи; далі йдуть пороги на пальцях і верхньої частини тулуба. На рис. 6.10 представлені пороги розрізнення двох точок у чоловіків. Ці пороги показують здатність відрізняти стимул, що складається з двох окремих точок тиску, від одиночної точки тиску. Тут також найнижчі пороги виявлені на обличчі і руках. На рис. 6.11 представлені пороги локалізації точок у чоловіків. Ці пороги демонструють здатність випробуваного визначати положення точкового стимулу щодо референтного стимулу. [. ]
Колевіак і Крейг [6] вивчали впізнання, розрізнення та маскування вібротактільних просторових патернів, що пред'являються на пальці, долоні і стегні. Вони повідомили, що типи пред'явлення і патернів впливають на ефективність сприйняття в цих трьох ділянках тіла. Наприклад, якщо потрібна хороша реакція на поодинокі зміни тривало експонованих патернів, то стегно буде цілком підходящим місцем для пред'явлення; проте впізнання патернів і дискримінація були б найкращими при пред'явленні на пальці. Звичайно, в ряді практичних ситуацій кисті повинні резервуватися для звичайного їх використання при сенсомоторних операціях в середовищі. [. ]
Кодування формою і текстурою застосовується в багатьох системах для розрізнення кнопок і інших органів управління. Наприклад, були стандартизовані форми ручок управління військових літаків, що мають різні функції, такі, як «шасі» і «дросель». На рис. 6.14 показані ці органи управління. Представляється можливим шляхом проб і помилок розробити конкретний набір рукояток із застосуванням кодування формою і текстурою, так щоб ймовірність плутанини між будь-якими двома ручками була мінімальною. Мал. 6.15 демонструє один з таких наборів рукояток. [. ]
Здатність використання тактильного каналу може мати вирішальне значення для виконання деяких завдань. Наприклад, водолазам-рятувальникам часто доводиться «працювати в темряві» і цілком грунтуватися на своєму тактильному відчутті. Банкс і Гоерінг [2] провели дослідження з групою військових водолазів-рятувальників, які виконують типовий набір підводних завдань типу розбирання завалів і відкривання кришки люка. Водолази працювали в чотирьох умовах зниженої видимості і двох тактильних умовах-у рукавичках і без рукавичок. Носіння рукавичок мало явно негативний вплив на виконання робіт; це вплив зростала з погіршенням умов видимості. Інші дослідження за участю водолазів [10] також продемонстрували важливість тактильного каналу в підводних умовах зниженої видимості. Якщо можна очікувати погіршення умов для зорового каналу, то розробник системи повинен передбачити можливість адекватного використання тактильної модальності. [. ]
Інший приклад використання тактильного дисплея в якості доповнення при вирішенні задачі управління з високою зоровим навантаженням описаний Ягасінскі, Міллером та Гібсоном [24]. На рис. 6.16 показані використовуваний ними тактильний дисплей і відносини між становищем органу управління та у спосіб подання інформації. Тактильним дисплеєм служить перемінний по висоті виступ в рукоятці управління; помилка подається як пропорційне зміщення виступу вперед або назад на рукоятці. Рух рукоятки у відповідному напрямку усуває наявне випинання, якщо воно зменшує позиційну помилку. [. ]
Новий тип тактильного дисплея складається з повітряної або рідкої струменя, спрямованої на шкіру. Властивості такої системи вивчали Лумис і Коллінс [28]; пристрій створювало струмінь води в напрямку тонкої водонепроникної мембрани на поверхні шкіри. Система дозволяє генерувати точковий стимул, який рухається по шкірі майже з нульовою силою тертя. Вони виявили вкрай високу чутливість до невеликих і швидких змін в положенні точкового стимулу. Цей принцип відкриває практичний шлях до розробки тактильних дисплейних систем, що мають високу швидкість і велика кількість рівнів квантування. [. ]
Малюнки до даної главе:
