操控有形虚拟物体动力学以促进精确力生成的学习

Manipulating Tangible Virtual Object Dynamics to Promote Learning of Precision Force Generation

机器人触觉设备与虚拟现实的结合为训练精细力生成提供了新机遇，这是卒中后康复中至关重要却常被忽视的环节。本研究提出，通过操控可触虚拟物体的渲染动力学特性，可在激活体感系统的同时训练精准力控制。我们开展了一项包含50名健康参与者的实验，参与者需完成一项受冰壶启发的任务——拉伸虚拟弹簧以生成目标释放力，将冰壶推送至冰面预设位置。在训练过程中，弹簧的力-伸长关系被建模为线性函数或非线性函数（即高斯函数和反对称高斯函数，二者在释放目标力处的导数均为零）。结果表明，反对称高斯组在训练过程中始终比线性组实现更高的力精度，而高斯组仅在训练末期优于线性组。人格特质分析显示，在高斯动力学条件下，更高"自由精神"得分与更差表现和减少的任务探索相关，而更高"挑战转化"得分与增加探索相关。尽管存在这些训练效应，但弹簧类型或人格特质在长期保留方面未发现显著差异。参与者主要依赖已习得的目标伸长量而非目标力，这体现在不同刚度但相同目标力的迁移任务表现中。这些方法虽为体感神经康复带来希望，但在神经疾病患者测试前仍需改进以减少对本体感觉线索的依赖。