对双手高力任务的触觉染方法的感知现实性:原始和复制研究
Mario Lorenz1,2,3, Andrea Hoffmann4, Maximilian Kaluschke5
1Professorship for Production Systems and Processes, Chemnitz University of Technology, Reichenhainer Straße 70, 09126, Chemnitz, Germany. mario.lorenz@mb.tu-chemnitz.de.
Scientific reports
|July 11, 2023
概括
对于高强度虚拟现实训练来说,现实的触觉反至关重要. 这项研究发现,基于冲动的染对接触者来说是最好的,结合了对运动的约束或刚性身体方法,尽管钢对钢的模拟仍然具有挑战性.
科学领域:
- 虚拟现实 虚拟现实 虚拟现实
- 触觉学是一种触觉学.
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 现实的触觉反对于虚拟现实 (VR) 运动技能培训至关重要,超越程序模拟.
- 目前的触觉技术仅限于低力医疗应用,不足以用于高力手术,如关节置换手术.
- 高力模拟需要先进的触觉设备,能够提供比当前最先进的力量大得多的力.
研究的目的:
- 评估四种常见的触觉染方法在模拟高强度双手任务时的有效性.
- 将模拟的高力相互作用与实际的物理相互作用的现实性进行比较.
- 为了确定高强度VR外科训练的最佳触觉染策略.
主要方法:
- 使用了一种原型触觉装置,能够承受35-70N的力,以测试基于惩罚,冲动,约束和刚性身体的染方法.
- 在三个双手任务 (接触,旋转,单轴过渡) 中评估染方法,力范围为30-60N.
- 进行了最糟糕的钢/钢相互作用研究,比较模拟和真实感觉,结果在第二个实验室中复制.
主要成果:
- 触觉染方法显示了骨-软骨/钢接触模拟的潜力,但在钢/钢相互作用方面遇到了困难.
- 没有单一的染方法被证明是优越的;基于惩罚的染表现最差.
- 原始研究和复制结果几乎相同,证实了研究结果的可靠性.
结论:
- 对于高强度双手VR任务,建议采用混合方法,将触摸的基于冲动的染与约束或硬体的基于运动的染相结合.
- 需要进一步的研究来提高高强触觉模拟的现实性,特别是对于硬表面相互作用.
- 这些发现为开发更有效的VR培训系统提供了有价值的数据,用于复杂的外科手术程序.
