觸覺回饋用於運動引導

在文檔中 用於動作引導之穿戴式回饋系統 - 政大學術集成 (頁 15-19)

第二章 文獻探討

2.1 觸覺回饋用於運動引導

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第二章 文獻探討

近年來,健康議題逐漸浮上檯面,越來越多人重視培養規律的運動習慣,以塑造 完美的體態以及增強體力與抵抗力,因此與運動觸覺回饋相關研究也日漸增多,其 中,有許多探討關於利用觸覺提示於動作引導的研究,輔助使用者能在運動時給予適 時的引導。此外,也有與探討模擬觸覺感受的研究,用於給予使用者身歷其境的感 覺,將在以下一一介紹。

2.1 觸覺回饋用於運動引導

初學太極拳時,影片中老師的連貫動作可能導致使用者需短時間負荷大量動作資 訊,導致在學習當下無法完全吸收和觀察到動作的細微變化,進而影響學習的效果。

Portillo-Rodriguez,O.等人針對太極拳初學者設計一套以視覺引導結合聽覺、觸覺回饋的 太極拳學習平台[2]。透過即時計算使用者骨架數值以分析與標準動作骨架之差異,提 供即時感官回饋,讓初學者能快速調整肢體動作至正確位置,使用環境設置如圖所 示。

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圖2-1 太極拳學習系統 (A)3D 音效 (B)骨架偵測 (C)震動回饋 (D)動作偵測裝置 VICON (E)虛擬情境[2]

使用者經由模仿影像中教練的標準動作進行學習,系統同時會偵測使用者身體上 半部手掌、手肘、肩膀到胸口之間的角度、向量、距離數值,計算與標準骨架之差 值。在視覺引導部分,影片會顯示有教練以及使用者當下的骨架,並逐步示範動作讓 使用者模仿。當使用者動作錯誤時,會以震動方式告訴使用者手臂動作有錯誤。使用 者需自行透過震動頻率判斷調整方向正確與否,當手臂偏離目標距離越遠,馬達振動 頻率則越高。聲音回饋部分則是以音量和音高分別作為橫軸和縱軸兩個軸向的方向指 引,例如右手的位置太過右邊的時候,則右側的音量會比較大,當調整手臂位置到周 圍音量平衡時,即為正確位置。

此研究共找五位受測者,讓受測者在五種不同回饋搭配使用的情境下,分別做五 個太極拳動作各10 次,欲觀察同時給予不同回饋的搭配下動作學習的正確率。第一種 實驗情境是在沒有任何引導與回饋時的動作錯誤率分析,接著觀察在其他四種不同情 境使用下的結果,分別為以下四種設定:(1)視覺引導 (2)含視覺引導與觸覺回饋 (3)含 視覺引導與聽覺回饋 (4)含視覺引導、聽覺回饋與觸覺回饋。實驗結果發現,沒有任何

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幫助時,平均錯誤率為34.79%,只有視覺引導時,平均錯誤率為 25.31%,含視覺與聽 覺回饋時,平均錯誤率為18.42%,含視覺與觸覺回饋時,平均錯誤率為 15.49%,同時 使用三種感官回饋時結果最佳,受測者平均錯誤率達13.89%。然而,這篇研究探討利 用震動回饋來輔助太極拳手部動作學習,在結果表現上並不理想。震動在實質上不具 有方向意義,此外,此研究也並未對觸覺回饋參數部分,如馬達排列、分佈位置進行 設計來傳達明確方向引導。因此,如果將回饋方式改為給予明確方向力的指引或許可 降低學習錯誤率。

Spelmezan,D.等人將玩滑雪板常用的指令依照其對應使用的身體部位設計一套觸覺 回饋指令,初學者可以在運動中即時獲取震動提示,進而調整至正確姿勢。他們選出 10 種滑雪常用動作指令並在這些指令會使用到的部位加裝震動馬達,如圖 2-2 所示,

強調在需要調整動作部位直接給予回饋,此外他們設計一套使用者能夠容易理解其意 義的震動模式[3]。

圖2-2 觸覺回饋位置設計[3]

他們設計四種震動的模式:P3x、R、CP、SP。P3x代表馬達x 震動三次;R 表示馬 達依序地往某方向震動,例如:RU表示由下往上震動;CP 代表用 P3x、R 這兩種方式 做連續性的震動;SP 表示同時震動多個馬達。

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實驗一利用他們所設計震動模式搭配觸覺回饋位置,挑選出29 種震動回饋設計,

透過實驗讓受測者去體驗震動模式給予他們的感受以及聯想這些回饋所代表的動作意 義。實驗發現R 能最具體表達意義、P 所提供的意義不清楚,不易聯想、CP 則是容易 產生前後矛盾的情形、SP 需要使用者投入很高的專注力。最後他們統整出 10 種對應 於滑雪常用動作指令的回饋設計(圖2-3)。

圖2-3 10 種動作指令對應回饋設計[3]

為了解同時有認知和肢體動作的負擔下,使用者是否仍然可清楚感覺分辨出提示 的意涵,在實驗二他們請受測者在放鬆狀態以及進行滑雪板遊戲兩種情境下測試,在 實驗過程中實驗者給予隨機一種觸覺回饋,受測者須即時口述回答是什麼指令並做出 動作。結果顯示這兩種情境下,受測者幾乎都能夠清楚感受到提示並表達出指令為 何,證明同時有認知與肢體動作負擔對使用者的感受與判斷所造成的影響不大。

在第三階段實驗,想瞭解在實際滑雪板的環境下對受測者觸覺感受所帶來的影 響,以及觀察在實境下觸覺與聽覺回饋的差異。實驗發現,在實際情境下,聽覺回饋 較容易感覺到且對應到動作,但觸覺回饋可讓反應時間較短,且部分受測者在學習時

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對於觸覺回饋會有兩種不同解讀:靠近震動點與遠離震動點,目前還沒找到有效的解 法。此外,滑雪過程中,震動感覺不易察覺。

以上兩個研究皆是在運動中使用震動作為回饋方式,其方法需使用者先經大腦解 譯提示含義的過程,才能反應下一步動作,因此,將針對提供更直覺的回饋方式的相 關研究進行探討。

在文檔中 用於動作引導之穿戴式回饋系統 - 政大學術集成 (頁 15-19)