臺灣博碩士論文加值系統

此作品為提供多重觸覺回饋之穿戴式裝置，特色為多重觸覺模組之模組化、磁吸式的組裝方式與穿戴方便和應用層面廣闊。想要開發富有觸覺回饋不管有無硬體相關知識的應用開發者，只需透過本作品將模組之訊號線插入相對應之模組接口後，透過本系統所設計的簡易控制指令，便可輕鬆簡單的達到應用開發。除了硬體設計外，為了提供更完整的系統，軟體部份，在Windows和Android系統下皆有撰寫相關之體驗程式，讓開發者在開發其應用情境之複合式觸覺回饋，能夠透過此方法事先模擬與體驗，藉此找到最佳組合與體驗強度。最後，經過場域測試，多數受測者都認同本裝置與應用情景之搭配創造出更好的體驗效果。

For enhancing the human interactive experience, adding multiple tactile sensations is one of the quick and useful methods. In this work, we design a wearable device with multi-haptic feedback. Our device allow the human interactive designers to rapidly prototype their apparatus with tactile sensations, such as cold, heat, vibration, electric, and squeeze feedback. Therefore, the human interactive designers can explore the interactive device with haptics by combination of several haptic modules. Additionally, we develop the control program with graphic interface to control the multiple tactile modules on the windows and android systems. Designers can simply use the control program to combine multi- haptic feedback on this wearable device. According field trials, most subjects agree that the proposed system provides better user experience.

目錄
致謝 I
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
第二章 背景知識與相關研究 4
2.1 Comparing Thermal and Haptic Feedback Mechanisms for Game Controllers 4
2.2 Hpalug : A Haptic Plug fore Dynamic VR Interactions 5
2.3 SoEs : Attachable Augmented Haptic on Gaming Controller for Immersive Interaction 6
2.4 Impacto : Simulating Physical Impact by Combining Tactile Stimulation with Electrical Muscle Stimulation 7
2.5 Hot & Tight : Expoloring Thermo and Squeeze Cues Recognition on Wrist Wearables 8
2.6 Squeezeback : Pneumatic Compression for Notifications 9
2.7 可編程之觸覺回饋模組設計 10
2.8 相關應用之比較 13
第三章 多重觸覺回饋硬體設計 15
3.1 三合一模組 16
3.1.1 致冷晶片（冷、熱） 18
3.1.2 震動馬達 20
3.2 二合一模組 21
3.2.1 擠壓模組 21
3.2.2 電擊模組 22
3.3 組裝與穿戴設計 25
3.4 模組控制系統 26
3.4.1 控制開發板 26
3.4.2 控制系統硬體結構 28
第四章 多重觸覺回饋之操控軟體設計 29
4.1 點選式控制介面 29
4.1.1 應用於Windows系統之操控軟體 29
4.1.2 應用於Android系統之操控軟體 31
4.2 圖形化控制介面 33
4.2.1 觸覺體驗時間選擇 33
4.2.2 體驗時間軸與提示點 34
4.3 通訊協定相關指令 35
第五章 系統測試 37
第六章 應用情境 42
第七章 結論與未來展望 44
參考文獻 45
附錄一 47
附錄二 50

圖目錄
圖 2.1 添加溫度回饋之遊戲控制器[8] 4
圖 2.2 Haplug裝置示意圖[4] 5
圖 2.3 Haplug模擬行為[4] 5
圖 2.4 SoEs觸覺回饋裝置[5] 6
圖 2.5 SoEs使用情境[5] 6
圖 2.6 Impacto使用情境[6] 7
圖 2.7 四合一模組[9] 8
圖 2.8 以壓力回饋達到提示之效果[7] 9
圖 2.9 Haptic Maker組裝示意圖[10] 10
圖 2.10 Slider介面[10] 11
圖 2.11 Calculator介面[10] 12
圖 2.12 系統架構 14
圖 3.1 穿戴式裝置 15
圖 3.2 三合一模組示意圖 16
圖 3.3 腕帶式穿戴示意圖 17
圖 3.4 裝置插拔式設計 17
圖 3.5 致冷晶片 18
圖 3.6 震動馬達 20
圖 3.7 二合一模組 21
圖 3.8 擠壓模組 22
圖 3.9 固態繼電器 23
圖 3.10 貼於擠壓模組內側的導電布 23
圖 3.11 TNS SM 2 MF 24
圖 3.12 磁吸式組裝設計 25
圖 3.13 鬆緊度調整設計 25
圖 3.14 控制開發板 26
圖 3.15 程式執行流程圖 27
圖 3.16 控制系統硬體結構 28
圖 4.1 Windows藍芽列表 30
圖 4.2 Windows點選式編輯介面 30
圖 4.3 Android藍芽列表 31
圖 4.4 Android點選式編輯介面 32
圖 4.5 圖形化控制介面 33
圖 4.6 模組體驗時間不同之示意圖 34
圖 4.7 指令型態 35
圖 5.1 來自不同學校和科系的受者情況 37
圖 5.2 問卷統計圓餅圖 38
圖 6.1 元素魔法師遊戲流程圖 42
圖 6.2 元素魔法師之冰屬性能力 43

表目錄
表 2.1 本系統與其他相關研究之比較表 13
表 3.1應用於觸覺之各項零件 15
表 3.2 TES1-4902詳細規格 18
表 3.3 震動馬達詳細規格 20
表 3.4 TNS SM 2 MF詳細規格 24
表 4.1 各模組指令範例 35
表 5.1 問卷結果統計表 39
表 5.2 複合式之特殊觸覺回饋 41

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[8]Markus Löchtefeld, Tuomas Lappalainen, Jani Väyrynen, Ashley Colley, and Jonna Häkkilä. 2017. Comparing Thermal and Haptic Feedback Mechanisms for Game Controllers. In Proceedings of the 2016 CHI Conference Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (CHI EA ’17). ACM, New York, NY, USA, 1829–1836. DOI: http://dx.doi.org/10.1145/3027063.3053172
[9]Sunghyun Song, Geeyoung Noh, Junwoo Yoo, Ian Oakley, Jundong Cho, and Andrea Bianchi. 2015. Hot & tight: exploring thermo and squeeze cues recognition on wrist wearables. Proceedings of the 2015 ACM International Symposium on Wearable Computers - ISWC ’15, ACM Press, 39–42. DOI: http://doi.org/10.1145/2802083.2802092
[10]李耕維，可編程之觸覺回饋模組設計，淡江大學電機工程學系，2017
[11]J. Brooke, “System Usability Scale(SUS): A Quick-and-Dirty Method of System Evaluation User Information, ” User Information Architecture Advanced Development Group, Digital Equipment Co Ltd, Reading, UK, 1986.
[12]提供多重觸覺回饋之穿戴式模組設計 [online] Available : https://www.youtube.com/watch?v=zzXLMTngoBg