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基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法

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机械工程学报 2022年第18期58卷 150-158页

作者：程敏涂恺文丁孺琦徐兵重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

多自由度液压臂的主从式位置控制方式相比传统关节速度操控方式具有操作直观、交互自然等优点,但大惯量响应滞后特性带来操控作业效率低、环境碰撞风险高等问题。为此,提出一种基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法,其基本原理... 详细信息

多自由度液压臂的主从式位置控制方式相比传统关节速度操控方式具有操作直观、交互自然等优点,但大惯量响应滞后特性带来操控作业效率低、环境碰撞风险高等问题。为此,提出一种基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法,其基本原理为将主从位置误差映射为不同响度和音调的声音信号并反馈给操作者,目的是一方面在新手操作培训中提高学习效率,另一方面在实际任务场景中提高操控性能。建立基于样机实测数据的主从式重载液压臂虚拟现实操控平台,设计出听觉反馈的人机交互辅助操控界面,征集了40名新手受试者参与试验研究与性能评估。对比试验结果表明,在新手培训环节中,该听觉反馈辅助操控方法能使操作训练次数减少24.7%,从而帮助新手更快掌握操作技能;在实际作业场景中,该方法能平均降低8.8%的任务完成时间,并平均减少22.7%的环境碰撞次数,从而提高作业效率并降低环境碰撞风险。

关键词：液压重载臂响应滞后虚拟现实听觉反馈人机界面

听觉反馈对歌唱发声的影响 ——基于声乐教学的思考与研究

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听觉反馈对歌唱发声的影响 ——基于声...

作者：任曦重庆大学

学位级别：硕士

本论题“听觉反馈对于歌唱发声的影响”的研究主要包含以下四个部分：第一，提出“歌唱听觉的五要素”，即音高听觉、音值听觉、音强听觉、音色听觉、语言听觉，这一部分的思考与研究为后面篇章提供了理论基础;第二，研究听觉反馈实现... 详细信息

本论题“听觉反馈对于歌唱发声的影响”的研究主要包含以下四个部分：第一，提出“歌唱听觉的五要素”，即音高听觉、音值听觉、音强听觉、音色听觉、语言听觉，这一部分的思考与研究为后面篇章提供了理论基础;第二，研究听觉反馈实现的生理机制，包括歌唱发声的形成、歌唱发声向听觉系统的传输途径、歌唱听觉的形成等，从生理层面解释听觉反馈对于歌唱发声的影响;第三，研究听觉反馈实现的心理机制，比较分析听觉与动觉、视觉等歌唱感觉之间的关联，从心理层面解释听觉反馈对于歌唱发声的影响。本研究结合了大量的声乐教学实例，最终目的也是为了解决声乐教学中涉及听觉的问题，在最后篇章中着重探讨了听觉反馈层面的声乐教学问题。

关键词：听觉反馈歌唱发声声乐教学

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基于扫频耳声发射的听觉反馈调节研究

基于扫频耳声发射的听觉反馈调节研究

作者：靳雁冰东北大学

学位级别：硕士

中枢听觉系统不仅有听觉传入通路接收声信息实现听觉,还能据此产生反馈信息并通过内侧橄榄耳蜗复合体(medial olivocochlear complex,MOC)的传出神经支配调节耳蜗外毛细胞(outer hair cells,OHCs)的活动,称为听觉反馈调节。听觉反馈调... 详细信息

中枢听觉系统不仅有听觉传入通路接收声信息实现听觉,还能据此产生反馈信息并通过内侧橄榄耳蜗复合体(medial olivocochlear complex,MOC)的传出神经支配调节耳蜗外毛细胞(outer hair cells,OHCs)的活动,称为听觉反馈调节。听觉反馈调节使得耳蜗具有宽广的动态范围和频率特异性,并在听力保护、声源定位、嘈杂环境中的语言辨识能力等方面具有重要作用。由于耳声发射(Otoacoustic emissions,OAEs)是OHCs运动的产物,故听觉反馈对耳蜗活动的任何调节都可以通过OAEs信号的变化反映出来,OAEs检测为听觉反馈机制研究提供了一种有效途径。然而,目前的OAEs检测方法存在耗时较长、频率范围较窄、分辨率不足等局限性,导致现有研究在听觉反馈调节上存在较大分歧。为此,本文提出采用扫频音作为刺激声诱发刺激频率耳声发射(stimulus frequency OAEs,SFOAEs),以高效率、高分辨率地进行听觉反馈调节研究。本文第一章介绍了听觉反馈调节的生理学基础,综述了 OAEs用于听觉反馈研究的意义与现状。第二章详细阐述了扫频SFOAE检测的关键技术方法,包括扫频刺激声的频域合成、刺激声幅度的校准、产生SFOAEs的实验方案以及从背景噪声中分离提取SFOAEs的跟踪滤波器等,并介绍了扫频SFOAE检测平台的搭建。第三章从可行性、可靠性、有效性三方面分析了扫频方法的性能,证实其可以作为一种可靠且更准确的方式测量SFOAEs,从而用于听觉反馈研究。其中可行性通过SFOAEs可以成功地在人耳中测得但无法在试管中测得来阐释,可靠性通过对比重复测量的结果来检验,有效性通过与传统听力图检测对比来验证。扫频方法性能的验证为下一章将其用于听觉反馈研究奠定了基础。第四章中测量有、无另一刺激声在对侧耳播放时同侧耳的扫频SFOAEs,探究对侧声刺激(contralateral acoustic stimulation,CAS)激活MOC传出神经调节OHCs的活动对扫频SFOAEs带来的变化。比较了有无CAS时扫频SFOAEs的幅度谱和相位谱,深入研究了频率范围内可能的幅度变化。第五章则进一步研究了不同强度、类型的CAS激发听觉反馈调节对扫频SFOAEs的影响。扫频SFOAEs方法可以克服传统方法的局限性,实现高清晰度下有效、可靠地OAEs测量。扫频SFOAEs技术提供了一种创新的方法来研究听觉反馈调节,避免了传统研究的争议性,从而有助于我们更好地理解听觉系统的工作机制。

关键词：听觉反馈扫频音刺激频率耳声发射跟踪滤波器对侧声刺激

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言语听觉反馈的研究范式和进展

中国听力语言康复科学杂志 2016年第1期14卷 35-40页

作者：徐以中胡伟杨亦鸣南京航空航天大学外国语学院南京211106 江苏师范大学语言科学学院徐州221009

言语听觉反馈的重要性体现在获得语言知识的内部表征以及对言语活动的在线控制。本文对国际上听觉反馈的3种实验范式（延时听觉反馈、变频听觉反馈、噪声听觉反馈）进行概述和阐释，以期为听觉反馈理论研究、语言信息处理以及临床应用... 详细信息

言语听觉反馈的重要性体现在获得语言知识的内部表征以及对言语活动的在线控制。本文对国际上听觉反馈的3种实验范式（延时听觉反馈、变频听觉反馈、噪声听觉反馈）进行概述和阐释，以期为听觉反馈理论研究、语言信息处理以及临床应用提供参考。未来的研究可在实验刺激参数的选择、语料和语言的对比以及实验和建模的互动上取得突破。

关键词：听觉反馈言语感知言语产生

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语音听觉反馈对言语发声的影响

语音听觉反馈对言语发声的影响

第十二届全国心理学学术大会

作者：徐以中 Akira Toyomura Sachiko Koyama Shinya Kuriki 南京航空航天大学外国语学院 Research Institute for Electronic Science Hokkaido University

语音听觉反馈能力属于人类抽象语言能力的一个重要组成部分。各种功能性神经影像学技术的研究显示,语音听觉反馈在言语发声中具有极其重要的作用。变换听觉反馈(TAF)实验就是通过对正常听觉反馈信号的干扰和变化,来考察听觉反馈在正常... 详细信息

语音听觉反馈能力属于人类抽象语言能力的一个重要组成部分。各种功能性神经影像学技术的研究显示,语音听觉反馈在言语发声中具有极其重要的作用。变换听觉反馈(TAF)实验就是通过对正常听觉反馈信号的干扰和变化,来考察听觉反馈在正常言语发声中的作用。根据实验中给予被试反馈声音刺激的不同性质,目前言语听觉反馈研究已形成三种

关键词：语音听觉反馈感知发声

来源： cnki会议评论

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鸣禽听觉反馈对发声学习行为的影响

鸣禽听觉反馈对发声学习行为的影响

界面交互中反馈信息对用户感知等待时间影响的系统评价

“基因、进化与生理功能多样性”海内外学术研讨会暨中国生理学会第七届比较生理学学术会议

作者：左明雪北京师范大学生命科学学院

鸣禽的鸣唱是需要通过后天学习才能获得的复杂行为,此过程依赖于幼年时期听觉反馈的不断学习,直至形成成鸟的鸣唱结构。鸣禽的鸣声发展与人类语言学习的相似性提示,对鸟鸣行为的研究有助于揭示和理解人类语言中枢的复杂调控机制。尽管... 详细信息

鸣禽的鸣唱是需要通过后天学习才能获得的复杂行为,此过程依赖于幼年时期听觉反馈的不断学习,直至形成成鸟的鸣唱结构。鸣禽的鸣声发展与人类语言学习的相似性提示,对鸟鸣行为的研究有助于揭示和理解人类语言中枢的复杂调控机制。尽管许多研究表明,鸣禽的发声学习依赖于听觉反馈的作用,但有关听觉中枢与发声控制中枢的相互作用关系、以于听觉反馈对发声学习行为发育,声音结构稳定的中枢机制目前基本还不清楚。对幼年鸣禽发声学习期间的听觉损伤,将引起鸣唱学习行为的严重障碍,幼鸟将不能学习形成完整的成年声谱结构;对成年鸣禽损伤听觉,将会使已经形成的稳定语言结构发生很大的退化,这些均表明听觉反馈对发声学习行为的发育及成熟声音结构的稳定是至关重要的。

关键词：听觉反馈

来源： cnki会议评论

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工业工程设计 2024年第5期6卷 87-94页

作者：汪颖李月笙浙江理工大学杭州311100

在等待界面的交互中增加反馈信息,会对参与者感知到的等待时间产生影响。目前界面反馈信息类型较多,信息的内容和展示形式不一致,对相关研究文献进行全面搜集与系统评价,比较界面交互中不同反馈信息对感知等待时间的影响。检索界面交互... 详细信息

在等待界面的交互中增加反馈信息,会对参与者感知到的等待时间产生影响。目前界面反馈信息类型较多,信息的内容和展示形式不一致,对相关研究文献进行全面搜集与系统评价,比较界面交互中不同反馈信息对感知等待时间的影响。检索界面交互中反馈信息对感知等待时间影响的相关实证研究,最终纳入22篇文献,通过视觉反馈、听觉反馈和等待时长不同纬度对研究内容进行综合梳理和再分析,探索界面反馈信息对等待时间感知影响研究的进展。视觉反馈信息和听觉反馈信息的进程、交互性、信息量等均对用户等待情境下的感知等待时间有所影响,并且受到等待时长的调节作用。未来应继续开展相关研究,并深入考察具体交互等待情境及用户差异,为设计提供更具体全面的指导。

关键词：感知等待时间等待指示器视觉反馈听觉反馈等待时长

VR中基于听觉线索调制的伪触觉反馈技术有效性探究

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VR中基于听觉线索调制的伪触觉反馈技术有效性探究

作者：万必成浙江理工大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术走向商用领域,用户对触觉反馈有了更高的需求。当下的触觉反馈设备存在拟真度低、造价高昂及研发技术复杂等诸多局限性,虚拟现实环境中仍然缺乏良好的触觉反馈。基于多感官错觉理论的伪触觉反馈技术具备易于模拟多模态... 详细信息

随着虚拟现实技术走向商用领域,用户对触觉反馈有了更高的需求。当下的触觉反馈设备存在拟真度低、造价高昂及研发技术复杂等诸多局限性,虚拟现实环境中仍然缺乏良好的触觉反馈。基于多感官错觉理论的伪触觉反馈技术具备易于模拟多模态触觉感知、造价低廉等优势,为触觉反馈技术的发展开启了新方向。传统伪触觉反馈技术重视对视觉线索的利用,却忽视了同触觉存在紧密联系的听觉线索,因此,基于视听线索的多通道伪触觉反馈技术还有待研发。本研究着眼于触觉的粗糙度知觉,提出了一项基于视听线索的伪触觉反馈技术。研究一(实验一)探究了这项技术在虚拟现实环境中为参与者提供粗糙度感知的可行性,比较了参与者在各感知条件(基线(真实视听触),真实视听,虚拟视听,虚拟视)中对八种砂纸(60,100,150,240,360,600,800,1200目)粗糙度的评估值。研究二(实验二、三)旨在优化参与者使用该技术时感知失真的问题,分别探究了使用该技术时,响度调制(基线,虚拟视听响度-15d B,虚拟视听响度+0d B,虚拟视听响度+15d B)和频率调制(基线,虚拟视听频率-1000Hz,虚拟视听频率+0Hz,虚拟视听频率+1000Hz)对参与者感知砂纸粗糙度的影响。研究结果表明:(1)基于视听线索的伪触觉反馈技术优于传统基于视觉线索的伪触觉反馈技术,在对粗糙度适中材料的纹理感知任务中能为参与者提供匹及真实环境中的粗糙度知觉。同时,在使用这项技术时,参与者存在低估粗糙材料粗糙度,高估光滑材料粗糙度,且无法分辨光滑材料粗糙度差异的问题。(2)响度调制对该技术优化效果显著:参与者对粗糙材料的粗糙度感知匹及真实环境中的体验,且能有效分辨光滑材料粗糙度的差异,但仍存在高估光滑材料粗糙度的问题。(3)频率调制并未显著优化这项技术的局限性,但频率降低使参与者高估光滑材料的粗糙度,频率增加则使参与者表现出低估材料粗糙度的倾向。综上,本研究探究了一项基于视听线索伪触觉反馈技术在虚拟现实环境中的有效性和局限性,而后探究了使用响度及频率调制的方法进一步优化这项技术的效果。虽然调制后的视听伪触觉反馈仍存在高估光滑材料粗糙度的问题,但在粗糙度差异辨别和非光滑材料的粗糙度知觉上为参与者提供较匹及真实环境下的体验。本研究结果为今后伪触觉反馈技术的研发和改进提供了一定的参考意义。

关键词：伪触觉反馈技术粗糙度知觉听觉反馈响度调制频率调制

仿人液压重载冗余机械臂结构设计与视/听觉辅助操控研究

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仿人液压重载冗余机械臂结构设计与视/听觉辅助操控研究

作者：韩泽南重庆大学

学位级别：硕士

拟人化的多自由度液压重载机械臂具有功重比高、操作直观、动作灵活等优势,配合主从控制技术将人的高度智能、强大的学习能力应用于从端机械臂的任务规划和实时处理之中,既解决了人在恶劣环境中作业的安全问题,又能使机械臂在非结构化... 详细信息

拟人化的多自由度液压重载机械臂具有功重比高、操作直观、动作灵活等优势,配合主从控制技术将人的高度智能、强大的学习能力应用于从端机械臂的任务规划和实时处理之中,既解决了人在恶劣环境中作业的安全问题,又能使机械臂在非结构化环境中高效作业,非常适合地震、消防等危险复杂场景的救援工作。然而,现有的机械臂并没有一个较好的拟人化构型,难以实现操作者对机械臂的直观操作,且现有机械臂大多采用非球型的三自由度腕关节,存在结构臃肿、运动学逆解求解困难、难以灵活作业的问题。同时液压重载机械臂的慢动态特性与控制系统的信号传输时延造成了机械臂的滞后响应,严重影响了操作者的操作效率。因此,研发一种具有拟人化构型的液压重载机械臂和高效易用的人机交互界面,对于在非结构化场景中进行高效作业具有重要的工程应用价值。本课题以多自由度液压重载机械臂及其人机交互界面为研究对象,从机械臂的构型及操作者操作体验出发,研究了现有液压重载机械臂的构型,并提出了一种“回转-俯仰-偏航(Roll-Pitch-Yaw,RPY)”构型的重载球型混联腕关节,解决了非球型腕关节结构臃肿且运动学逆解求解困难、“回转-俯仰-回转(Roll-Pitch-Roll,RPR)”球型腕关节无法实现仿人手腕运动且存在奇异构型的问题。其次,在RPY球型腕关节的基础上,设计了仿人液压重载冗余机械臂。通过自运动流形法给出了机械臂的位置级运动学逆解,并通过数值仿真和实物样机试验,验证了正、逆运动学计算方法的有效性。同时对机械臂各关节进行阶跃速度响应试验,以验证其速度性能。结合目前针对液压重载机械臂的辅助训练方法,建立了基于虚拟现实与听觉反馈的仿真训练平台,在对新手操作者的机械臂操作培训过程中引入听觉反馈,加快其熟练操作机械臂的速度。进一步地,通过仿真模拟实验,验证了听觉反馈对于新手操作者快速熟练操作机械臂的有效性。结合目前针对液压重载机械臂的辅助操控方法,利用混合现实等技术,将机械臂的期望运动用一种直观显示的方式传达给操作者,并利用听觉反馈和虚拟机械臂的显示/隐藏等方法解决操作过程中虚拟机械臂与真实机械臂相互遮挡而影响操作效率的问题,以实现操作者在非结构化场景中对机械臂的高效操作。进一步地,通过机械臂操作实验对该人机交互界面的有效性进行用户研究,对比实验中操作者的客观表现与主观感受验证了基于混合现实的人机交互界面对于提升操作者操作效率的有效性。

关键词：流体传动液压重载机械臂主从控制听觉反馈混合现实