Regulating human behavior with vibrotactile stimulation

Abstract

Tuntoaistin välittämä tieto on tärkeä perusta ympäristön ja muiden ihmisten kanssa tapahtuvalle vuorovaikutukselle. Tuntoaistimukset tarjoavat tietoa käyttäytymisen säätelemiseksi esimerkiksi suuntaamalla tarkkaavaisuuttamme ja ohjaamalla kehomme liikkeitä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin teknologian välittämää, värinän avulla tuotettua tietoa ihmisen toiminnan säätelemiseksi. Väitöskirjan tavoitteena oli selvittää, miten erilaisten värinäherätteiden avulla voidaan luoda helposti ymmärrettäviä ohjeita esimerkiksi nopeuden säätelemiseksi liikuntaharjoituksen aikana ja miten ne mahdollistaisivat nopean reaktion esimerkiksi hätäjarrutuksen tekemiseksi vaarallisessa ajotilanteessa.

Neljän kontrolloidun laboratoriokokeen tulokset osoittivat, että melko yksinkertaisen tuntopalauteteknologian avulla on mahdollista välittää tietoa käyttäjän toiminnan säätelemiseksi monissa tilanteissa. Lisäksi tulokset osoittivat, että keinotekoisesti tuotetut värinäohjeet voivat olla intuitiivisia siten, että niiden merkitys on helppo ymmärtää jopa ilman opettelua. Värinäohjeet osoittautuivat tehokkaiksi ja miellyttäviksi sekä yksinään että samanaikaisesti visuaalisten ohjeiden kanssa esitettyinä. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä uusia tuntoaistia hyödyntäviä sovelluksia. Helposti ymmärrettävän, keinotekoisesti tuotetun tuntoinformaation avulla voitaisiin parantaa turvallisuutta ja teknologian käytettävyyttä vähentämällä näkö- ja kuuloaistin varassa esitetyn tiedon määrää ja siitä käyttäjälle aiheutuvaa kuormitusta.

The sense of touch is a profound means of interaction with objects, surroundings, and other people. Additionally, touch sensations offer essential information for the regulation of behavior by directing our attention and controlling our body movements. This thesis investigated technology-mediated vibrotactile touch information in interactive applications guiding human behavior. The aim was to contribute a profound understanding of how vibrotactile stimulations can be designed to be easily understood to, for example, change tempo in physical exercise, and result in fast response to, for example, apply brakes while driving.

The results of four controlled laboratory experiments showed that relatively simple vibrotactile technology can be used to effectively communicate different types of instructions on how to regulate behavior. Further, the results showed that vibrotactile cues can be experimentally designed so that they are intuitive in terms of being intelligible even without teaching them prior to the usage. Vibrotactile instructions turned out to be effective, comfortable, and preferred in compensating and augmenting visual instructions. The results can be utilized in designing touch-based information delivery, which would enable better concentration on primary functions such as observing the environment and improve safety while interacting with technology.