指尖上的觸覺——基于觸覺感知的長度、角度及工作記憶特征研究

本書從人機工程學和設計心理學的角度出發(fā)，開展了面向不同年齡段被試群體的觸覺感知實驗，通過自主研發(fā)的可實現(xiàn)定量化呈現(xiàn)長度和角度的實驗裝置，向被試者的手指間呈現(xiàn)不同大小的長度和角度實驗刺激。為研究人手的各個手指對于長度感知的特性，書中對比了年輕人和老年人對于長度感知的差異性。為了進一步探索老年人的觸覺感知和工作記憶能力是否存在退化現(xiàn)象，書中通過具體的實驗對比了老年人與年輕人的長度感知能力與長度記憶能力的差異性。最后，本書提出了新型的基于觸覺角度感知的阿爾茨海默病早期診斷方法，并實施了具體的實驗認證其方法的可行性。本書重點介紹了心理學實驗的設計、數(shù)據(jù)解析及實驗結(jié)果的分析，提出的觸覺感知方法能夠為阿爾茨海默病早期診斷提供研究價值。
本書可供人機工程、人機交互、工業(yè)設計、產(chǎn)品設計等專業(yè)的科研技術人員學習使用，也可為人機工程學、心理學、認知神經(jīng)科學、設計學、老年福祉學等學科領域提供相應的研究參考。

觸覺是人類五感中最重要的感覺之一，當人用手拿住物體時，會根據(jù)物體的大小，采取各種姿勢，例如，觸摸、鉗抓、握住等，首先會判斷到物體的形狀，其次是硬度、溫度、重量、質(zhì)感等特征。視覺僅僅認知到物體外在的表面特性，觸覺則認知到物體內(nèi)在的更深層次的特征。
不僅是人類，所有的生物體在生長的過程中，隨著年齡的增長都會產(chǎn)生相應的差異性。例如，老年人的運動能力與記憶能力相比年輕人會存在差異性，這樣的差異性被認為是制作老年產(chǎn)品的重要因素。另外，隨著年齡的增長，患記憶力衰退、認知低下、阿爾茨海默病的概率也會增加。這類退化現(xiàn)象特別會從手指顯現(xiàn)，我們認為可以從手指感知的變化中發(fā)現(xiàn)一些前期癥狀。因此，有必要針對年輕人與老年人群體，實施觸覺感知能力差異性的研究，為今后的老年人產(chǎn)品的研發(fā)奠定相應的基礎。
本書通過研發(fā)的觸覺呈現(xiàn)設備，調(diào)查了人對于長度和角度的觸覺感知能力，并且對比了年輕人、老年人、輕度認知障礙患者和阿爾茨海默病患者的觸覺感知能力及工作記憶能力。研究結(jié)果表明，老年人的角度感知能力對比年輕人會有所下降，并且老年人的觸覺記憶能力也有顯著退化。輕度認知障礙患者和阿爾茨海默病患者的角度辨別能力，相比正常老年人呈現(xiàn)顯著性退化現(xiàn)象。
武之煒負責本書寫作、實驗實施、數(shù)據(jù)整理，余家斌、肖金花負責圖表的修改及全書內(nèi)容修改建議。感謝吳景龍教授、楊家家教授給予的學術指導，感謝研究生徐斌清協(xié)助完成本書的圖表修改工作。
本書作者為中國計量大學工業(yè)設計系教師，本書獲國家一流專業(yè)建設點、浙江省哲學社會科學規(guī)劃年度重點課題（22NDJC020Z）：《標準創(chuàng)新城市社區(qū)養(yǎng)老服務精準供給研究》、浙江省課程思政項目：《基于正確價值觀的工業(yè)設計思政案例教學研究》、浙江省省級一流本科課程《電子信息創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)入門》項目的資助。
為了方便讀者閱讀參考，本書插圖經(jīng)匯總整理，制作成二維碼放于封底，有需要的讀者可掃碼查看。
由于時間倉促，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

著　者 

第1章 緒論  001～006
1.1　觸覺感知的重要性	002
1.2　觸覺感知的特征及機制	002
1.3　研究觸覺感知的意義	005

第2章 五根手指的長度感知特性的研究  007～018
2.1　研究目的	008
2.2　軌跡測量方法	008
2.2.1　測量概要	008
2.2.2　抓取對象的選定	010
2.3　軌跡解析	012
2.3.1　解析軌跡概要	012
2.3.2　近似直線和坐標變換	013
2.3.3　被試者手指運動軌跡結(jié)果	015

第3章 實驗裝置  019～026
3.1　裝置概要	020
3.2　固定單元	022
3.3　手指運動軌跡對裝置的適配	024
3.4　手指移動距離計算方法	025
3.5　其他部件	026

第4章 五根手指長度感知實驗  027～058
4.1　實驗目的	028
4.2　實驗方法	029
4.2.1　相同長度感知實驗	029
4.2.2　不同長度感知實驗	029
4.2.3　實驗內(nèi)容	030
4.2.4　校正實驗	032
4.3　實驗結(jié)果	033
4.3.1　相同長度實驗結(jié)果	033
4.3.2　不同長度實驗結(jié)果	041
4.3.3　相同長度與不同長度感知比較	048
4.3.4　長度校正影響	052
4.4　數(shù)據(jù)解析	054
4.4.1　指尖軌跡關系	054
4.4.2　手指間差異性	056
4.4.3　前次試驗對感知長度的影響	057

第5章 五根手指長度感知實驗討論  059～064
5.1　相同長度感知實驗	060
5.2　不同長度感知實驗	060
5.3　相同長度與不同長度感知實驗	062
5.4　長度校正的影響	062
5.5　指尖軌跡的影響	063

第6章 利手與非利手觸覺感知研究  065～082
6.1　利手的定義及特征	066
6.2　研究目的	066
6.3　實驗方法	067
6.3.1　實驗概要	067
6.3.2　實驗設備	068
6.4　實驗結(jié)果	070
6.4.1　各手指長度感知結(jié)果	070
6.4.2　偏向指數(shù)分析結(jié)果	071
6.4.3　長度感知傾向性分析	073
6.4.4　被試者分組的長度感知結(jié)果	076
6.4.5　從右手開始的實驗組偏向指數(shù)結(jié)果	077
6.4.6　從左手開始的實驗組偏向指數(shù)結(jié)果	080
6.4.7　利手與非利手長度感知研究總結(jié)	080

第7章 兩根手指與三根手指長度感知研究  083～098
7.1　研究背景	084
7.2　研究目的	084
7.3　實驗方法	085
7.3.1　實驗設備	085
7.3.2　年輕被試者信息	086
7.3.3　實驗場景	087
7.4　年輕被試者實驗結(jié)果	090
7.5　老年被試者的長度辨別實驗	092
7.5.1　老年被試者信息	092
7.5.2　老年被試者實驗結(jié)果	093
7.6　考察	095
7.6.1　手指數(shù)量的長度辨別考察	095
7.6.2　老化效應的長度辨別考察	096

第8章 延遲時間的長度辨別實驗  099～110
8.1　研究背景及目的	100
8.2　實驗方法	101
8.2.1　被試者信息及實驗裝置	101
8.2.2　實驗刺激和實驗順序	102
8.2.3　數(shù)據(jù)解析方法	103
8.3　實驗結(jié)果	104
8.4　年輕人對比老年人結(jié)果	108

第9章 n-back長度辨別實驗  111～126
9.1　研究目的	112
9.2　實驗方法	112
9.2.1　2-back實驗方法	112
9.2.2　3-back實驗方法	114
9.3　實驗條件	115
9.4　實驗結(jié)果	117
9.5　考察	119
9.6　實驗對比分析	120
9.7　討論	124
9.8　總結(jié)	125

第10章 阿爾茨海默病早期診斷的觸覺感知研究 127～151
10.1　阿爾茨海默病研究背景	128
10.2　AD早期診斷的意義	130
10.3　常用的AD診斷方法	131
10.4　觸覺檢測方法對于AD早期診斷的優(yōu)勢	134
10.5　研究目的	134
10.6　實驗設備	135
10.7　實驗方法	139
10.7.1　被試者信息	139
10.7.2　角度刺激	140
10.7.3　實驗步驟	141
10.7.4　數(shù)據(jù)處理解析	142
10.8　實驗結(jié)果	144
10.8.1　角度辨別正確率	144
10.8.2　角度辨別閾值	146
10.8.3　正確率與MMSE比較	146
10.9　討論	148
10.10　總結(jié)	151

參考文獻  152～165