Emoband：研究通过不同纺织材料传递的腕部抚摸和挤压反馈的情感感知

文献标题

Emoband: Investigating the Affective Perception towards On-wrist Stroking and Squeezing Feedback mediated by Different Textile Materials

文献信息

• 主题领域: 人机交互中的触觉反馈设备及其情感传递能力
• 关键词: 触觉反馈, 情感, 文本材料, 可穿戴设备, 人机交互

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研究背景与问题

• 问题与挑战: 传统触觉反馈设备多由刚性机械执行器构成，可能限制了舒适性与用户接受度。此外，目前人机交互领域对由纺织材料驱动的触觉图标与情感传递能力的研究尚显不足。
• 重要性: 在远程通信或用户感知能力受损（视觉或听觉障碍）的情况下，触觉反馈设备能够扩展情感交流的方式，强化其实际应用价值。
• 研究动机: 本研究旨在探索纺织材料如何影响用户对腕部触觉图标（stroking滑动与squeezing挤压）的情感感知，并结合文献中情感化反馈在触觉设备中的应用与潜力展开具体研究。

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解决方案

• 方法与创新点:

  1. 开发设备: 本文开发了一种名为 "Emoband" 的腕部纺织触觉显示设备，能够通过纺织带的运动实现滑动或挤压反馈。
  2. 实验设计: 设计和执行两个用户感知实验，分别评估基于滑动和挤压反馈的情感效应。
  3. 创新之处:
     • 将纺织材料引入触觉情感反馈领域，扩展了这一领域的技术边界。
     • 提出了基于材料特性和触觉参数的综合设计方法，量化材料在情感表达中的作用。

• 实施步骤:

  1. 选择常见的五种纺织材料（棉、丝、亚麻、毛、皮革）；
  2. 创建设备原型，具体包括压力传感单元、纺织带驱动单元及其模块化设计；
  3. 控制触觉反馈参数，如滑动速度、方向、压力和时间；
  4. 通过实验获取参与者的情感评分（情感评分采用7级Likert量表）并分析其主观反馈。

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研究成果

• 具体成果:

  • 发现腕部触觉反馈的情感体验受材料（软硬、质地等）和运动相关参数（速度、压力、持续时间等）的显著影响。
  • 滑动刺激中的情感评分显示，滑动反馈的速率和材料共同决定了用户的情感感知倾向，而挤压中的评分主要由压力和持续时间主导。

• 与现有解决方案比较:

  • 相较以往的刚性机械设备，本研究的纺织触觉反馈在舒适性和情感表达丰富性方面占据优势，扩展了可穿戴设备在日常情感交流中的应用。

• 实验结果:

  • 当滑动或挤压的力度增加时，参与者的情感激活（arousal）增加，而情感愉悦度（valence）产生不同趋势：滑动强度增加通常传递积极情感，而挤压强度增加则传递消极情感。
  • 不同材料（如丝、皮革）的触觉舒适性对愉悦度有显著影响，较粗糙材质（如毛）可能导致更低的愉悦评分。

• 局限性与未来方向:

  1. 局限性:
     • 当前实验仅针对五种材料，结果可能难以推广至其他纺织材料或复合纤维。
     • 实验设备固定在实验台上并伴随一定的噪音，不适合移动场景。
  2. 未来方向:
     • 探索新的纺织材质及编织技术对于情感传递的影响。
     • 开发便携式设备原型并优化设备噪音控制。
     • 研究触觉反馈在多模态环境下（视觉、听觉结合）或户外动态场景中的表现。

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总结

本文通过量化纺织材料对腕部触觉图标的情感影响，揭示了纺织材料在触觉情感反馈设备中的潜力，并开发了一个名为 Emoband 的原型设备。研究结果为设计基于触觉反馈的情感交流界面提供参考，未来的应用包括情感符号、智能手环的分层提醒等功能。

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