16、人类运动控制精度极限相关研究

人类运动控制精度极限相关研究

1. 设备分辨率与人类分辨率的定义

• 设备分辨率 ：依据相关定义，设备分辨率指能触发其报告位置改变的最小位移。像光机鼠标，其测量组件（带孔的轮子）可提供离散机制，只有移动至少一个分辨率的量才会报告测量值。但很多输入设备，如光学追踪器或加速度计，会输出有噪声的原始测量值，即使设备静止，输出也会变化，这类设备静态不稳定，不能直接应用上述分辨率概念，通常需对原始测量值进行滤波，直到静止物体测量值的变化不再被报告。稳定有噪声设备输出的一种方法是估计静止物体位置原始测量值的标准差，将阈值定义为该标准差的倍数，只有测量值变化超过阈值才会被报告。例如，假设为高斯噪声且阈值为四个标准差，能确保在 99.9937%的测量中，静止物体的测量值无变化，该阈值即定义了实际设备分辨率。
• 设备的人类分辨率
  • 静态稳定性 ：最初考虑基于用户操作设备的静态稳定性来定义设备的人类分辨率（DHR），让用户尽可能静止地握住设备一段时间，记录设备报告的位置，计算记录位置的标准差，手的静态分辨率可定义为标准差的四倍。但此方法有局限性，一是不适用于自稳定设备，如普通鼠标，用户松开时完全稳定，记录值标准差为零；二是该方法评估的是用户长时间稳定握持设备的能力，这比目标获取任务少见且要求更高。
  • 动态稳定性 ：动态稳定系统在偏离稳态后能快速恢复。手与设备结合的动态稳定性可通过手从初始距离将设备移动到目标位置指定范围内所需的时间来衡量，这里的范围相当于 Fitts 目标获取任务中的目标宽度。假设在某个