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题目:基于多感觉提示的力控制技能训练方法研究

关键词:触觉反馈;多感觉提示;力控制技能;训练方法

  摘要


力控制技能是手术中非常重要的操作技能,医生在进行诊断和手术治疗操作过程中,手术效果极其依赖于医生精确的力控制能力。本文以牙科手术操作为典型应用对象,重点探索手持工具操作方式下输出目标力精度的影响因素,并研究能够提高力控制精度的多感觉反馈训练方法。

文中系统化调研了前人用于技能学习的不同反馈策略,并对力控制相关的研究进行分析,通过对前人研究工作的总结,为本文相关研究提供理论参考以及实验设计依据。

为量化研究力控制任务中人手的力控制精度,测量了目标力幅值、力保持时间、反馈策略、操作方式等典型因素对于力控制精度的影响。针对0.5N ~ 5.0N范围内的目标力,首先探索了在手持工具且有视觉反馈的情况下,使用自适应测量方法,获得输出力误差与输出力幅值之间的关系;进一步探讨了力控制的保持时间,以及有无视觉反馈对输出力精度和变异系数的影响;最后对比了使用工具和使用指尖按压两种不同操作方式下输出力精度和变异系数的差异。

为研究力控制精度的训练效果和学习效应,针对特定目标力(1.0N)控制技能的学习,提出了基于单纯触觉反馈的训练方式。通过重复训练,被试者输出目标力的精度得到了提高,同时获得了被试者力控制技能的学习曲线,并通过实验验证了触觉训练获得的力控制技能可以转移到其它力控制任务中。

为研究力控制能力训练中肌肉记忆的强化机理,针对微弱力(0.25N)控制技能的学习,对比了实时视觉反馈和延迟视觉反馈两种方法的训练结果。实验结果发现,虽然两种方法都可以提高被试者输出目标力的精度,但使用延迟视觉反馈训练方式时,被试者能够更加集中注意力在训练任务中,肌肉记忆形成的速度更快,训练效率更高。

本文中关于力控制技能的基础研究,为外科手术训练等实际力操作技能的训练提供理论参考依据,同时也为触力觉反馈设备的设计提供精度指标等数据支持。