Человеческий фактор. Том 5 - Крёмер К.
ISBN 5-03-001817-4
Скачать (прямая ссылка):
Частота, Гц
Рис. 6.7. Зависимости внбротактильных порогов от частоты [46].
Верилло [46] изучал вибротактильную чувствительность кожи к различным частотам вибрации (от 10 до 3000 Гц). На рис. 6.7 для разных величин площади контакта показаны зависимости порогового смещения кожи от частоты вибротак-тильного датчика. Средняя и высокочастотная области кривых, вероятно, опосредованы системой Пачини; рецепторная система или системы, отвечающие за низкочастотную ветвь кривых, однозначно не идентифицированы [18]. Воспринимаемые смещения кожи в области средних частот требуют около 0,1 мкВт механической мощности, действующей на площадь 0,6 см2 на кончике пальца [37]. Для стимуляции кожи уровнями от 10 до 40 дБ выше порога требуется механическая мощность от
1 мкВт до 10 мВт.
206 Глава 6
Чувствительность к кожной стимуляции сильно зависит от стимулируемой части тела. Вейнстейн [47] детально изучил способности детектировать, дискриминировать и локализовать простые стимулы, оказывающие давление на разные участки мужского и женского тела. На рис. 6.8—6.11 представлены результаты этих исследований. Абсолютные пороги давления для мужчин и женщин показаны на рис. 6.8 и 6.9. Как и следовало ожидать, самые низкие пороги находятся на участках лица; далее следуют пороги на пальцах и верхней части туловища. На рис. 6.10 представлены пороги различения двух точек у мужчин. Эти пороги показывают способность отличать стимул, состоящий из двух отдельных точек давления, от одиночной точки давления. Здесь также самые низкие пороги обнаружены на лице и руках. На рис. 6.11 представлены пороги локализации точек у мужчин. Эти пороги демонстрируют способность испытуемого определять положение точечного стимула относительно* референтного стимула.
Колевиак и Крэйг [6] изучали опознание, различение и маскировку вибротактильных пространственных паттернов, предъявляемых на пальце, ладони и бедре. Они сообщили, что типы предъявления и паттернов влияют на эффективность восприятия в этих трех участках тела. Например, если требуется хорошая реакция на одиночные изменения длительно экспонируемых паттернов, то бедро будет вполне подходящим местом для предъявления; однако опознание паттернов и дискриминация были бы наилучшими при предъявлении на пальце. Конечно, в ряде практических ситуаций кисти должны резервироваться для обычного их использования при сенсомоторных операциях в среде.
Активное осязание
Обсуждение тактильной способности в предыдущем разделе ограничивалось результатами, полученными методами, которые оценивают чувство «пассивного осязания», когда стимуляция предъявляется на кожу пассивных рук или других частей тела. Однако обычно мы используем тактильную сенсорную модальность совсем иначе: «активным» образом. В нормальных условиях человек исследует поверхности объектов посредством надавливаний, поглаживаний, сжатия и других действий. Результатом такого сложного поведения является скоррелированная стимуляция внутренних органов чувств, которые чувствительны к состоянию мышц, положению суставов, сухожилий, а также кожных рецепторных систем; поэтому можно говорить о взаимодействии между этими разными системами. Например, активное осязание — это тот способ действия, посредством которого осуществляется различение формы органов управления. Гиб-
Рис. 6.8. Пороги чувствительности к давлению у мужчин [47].
Рис. 6.9. Пороги чувствительности и давлению у женщин [47].
208 Глава 6
5,0 г
-Правая
сторона ^---Левая
сторона
Рис. 6.10. Пороги различения двух точек у мужчин [47J.
Представление слуховой и тактильной информации
209
сон [19] утверждал, что способность определять форму объекта намного лучше, если используется активный, а не пассивный способ осязания. Другие исследователи оспаривали идею о существовании четкого разделения способности к обработке тактильной информации при этих двух способах осязания [36].
Активный способ осязания также применяется для получения информации о свойствах предметных поверхностей. Например, мастеру, занимающемуся тонкой работой, часто приходится оценивать гладкость рабочих поверхностей перед покрытием их краской или другим материалом. Некоторые мастера владеют приемом, позволяющим увеличить точность обнаружения неровностей поверхности. Прием основан на помещении листа бумаги между пальцами и оцениваемой поверхностью. При этом суждения о степени гладкости точнее, чем в случае, когда пальцы непосредственно касаются поверхности. Причина этого фено-
6 г
ни
2 _I 1 I I 1 1 I 1_1 I I I I I I I I
30 50 100 200
Зернистость
Рис. 6.12. Зависимость воспринимаемой шероховатости (субъективные оценки величины) от зернистости (приведенного среднего размера зерен) наждачной бумаги при наличии и отсутствии бумажной прокладки [26].
мена, по-видимому, заключается в сенсорной маскировке, или интерференции, создаваемой латеральными (срезывающими) силами, которые действуют на кожу в случае непосредственного контакта. Эти срезывающие силы интерферируют с сенсорными сигналами, несущими информацию о шероховатости и ориентации. Когда тонкая мембрана помещается между пальцами и поверхностью, то такие срезывающие силы в значительной степени ослабляются и происходит улучшение восприятия. На рис. 6.12 и 6.13 показаны результаты экспериментов Ледер-мана [26], посвященных этому феномену. Ледерман установил, что величина эффекта промежуточной мембраны зависит от величины срезывающей силы. Разработка тактильных дисплеев, требующих активных осязательных движений пользователя, мо-
