与振动触觉提示相比，盲人用户在接受皮肤拉伸提示时可以更准确地理解对象的位置和运动
（中国AI网 2025年02月05日）感知虚拟对象的空间信息（例如方向，距离）对于寻求沉浸式虚拟现实体验的盲人用户来说至关重要，但同时十分具有挑战性。为了方便盲人用户，马里兰大学和威斯康星大学麦迪逊分校团队研究了两种类型的触觉线索在传递虚拟对象空间信息时的有效性：振动触觉和皮肤拉伸线索。
用户研究调查了盲人如何使用定制的触觉设备感知虚拟现实中的静态和移动对象。结果表明，与振动触觉提示相比，盲人用户在接受皮肤拉伸提示时可以更准确地理解对象的位置和运动。
空间信息对于用户感知和导航3D VR环境至关重要。VR中的大多数空间信息，如静态对象的相对位置和方向或动态对象的运动，主要是通过头戴式显示器的视觉模拟来传达的。遗憾的是，这种以视觉为中心的方法给盲人用户带来了障碍，他们无法感知和理解VR空间中的空间信息。
所以，新兴的下一代VR用户界面可能会将全球13亿盲人和低视力人群排除在外。为了应对这一挑战，之前的研究已经开发了不同的听觉系统来帮助盲人用户感知空间信息。例如，盲人玩家可以通过空间音频来定位声源的方位，通过音景的变化来区分空间区域，通过脚步声来识别各种地形（如湿路、泥路）。
尽管音频反馈可以帮助盲人感知特定空间信息，但研究表明，盲人用户对音频的距离感知判断力有限，例如在以米为单位确定他们与音频源的确切距离时。另外，音频反馈容易受到其他声源的干扰，例如环境噪声、背景音乐或来自共享同一虚拟空间的其他虚拟角色的说话。
所以，仅仅依靠听觉反馈来获取空间信息往往是不够的。触觉作为一种不同于音频系统的独立感官通道，可以在不干扰虚拟环境中现有情景声音的情况下传递空间信息。提供空间信息的触觉机制主要有两类——振动和机械运动。
一维振动作为应用最广泛的触觉机制，已经集成到几乎所有的商用VR控制器中，并在各种VR应用中用于指示方向或警告虚拟障碍物等。有的研究同时探索了使用多个振动触觉电机来提供更详细的空间信息，例如配备九个振动触觉电机的手套。
除了振动，机械运动是另一种传递空间信息的触觉机制。例如，有研究使用电动机器人设备，通过身体的位移提供力反馈，引导盲人用户在虚拟空间中导航。但所述机制通常庞大、复杂且昂贵，使得它们难以在普通盲人群体中扩展和采用。
为了解决所述问题，皮肤拉伸、更小、通常成本更低的触觉机制已经引起了人们的兴趣。这种机制将小规模的机械运动直接应用到用户的皮肤之上，通过持续的皮肤变形来呈现高保真的触觉。
这种机制有可能集成到相对紧凑的可穿戴设备中（例如VR控制器），从而实现通用性和采用率。然而，很少有研究探讨盲人用户如何感知皮肤拉伸机制，以及它是否能够充分准确地向他们传达空间信息。
为了探讨皮肤拉伸机制对盲人用户的潜力，马里兰大学和威斯康星大学麦迪逊分校团队进行了全面的实证研究，比较了皮肤拉伸与最常用的振动机制的有效性。
研究人员排除了基于机器人的机械运动设备，因为它们在不久的将来不太可能在盲人用户群体中普及。为了产生振动和皮肤拉伸反馈，他们设计并制作了一个定制的实验桌面设备，并将触觉提示应用于用户的手背。
之所以选择手的背侧，是因为与身体其他部位（例如前臂或躯干）相比，它的皮肤敏感性高，其平坦光滑的表面适合应用触觉线索，并且有可能轻松集成到现有的VR控制器中，而不会干扰手或控制器的原始使用。
通过这种设置，团队对盲人被试进行了一项主题研究，要求他们使用触觉线索来感知两种虚拟对象的空间信息：静态对象，如虚拟桌子的位置和方向；以及移动对象，如虚拟现实游戏中接近的Avatar或飞行物体的轨迹。
研究表明，盲人用户能够通过两种类型的触觉反馈识别对象的位置和运动模式，但皮肤拉伸机制比振动触觉反馈更准确。另一方面，作为盲人用户最常遇到的触觉反馈类型，振动触觉提示提供了在手背的清晰感觉，并且受到特定参与者的青睐。
相关论文：Stretch or Vibrate? Rendering Spatial Information of Static and Moving Objects in VR via Haptic Feedback for Blind People
总的来说，他们研究了两种类型的触觉反馈（振动和皮肤拉伸）在为盲人用户呈现静态和移动虚拟对象在手背侧的空间信息。研究结果表明，这两种触觉反馈机制都能够有效地传递空间信息。其中，皮肤拉伸机制比振动触觉机制具有更高的精度。
