隨著現代飛機設計越來越先進和復雜，飛行員的在飛行中的任務更加趨向于監測和控制這些日益復雜的系統。長時間的飛行訓練任務將有可能導致飛行員出現高腦力負荷、感官超負荷甚至情境意識受損等情況的發生。為此研究人員正在探索增強飛行員感知和認知的方法，虛擬現實、增強現實、觸覺反饋等新興技術的興起為他們應對這些挑戰提供了新的思路。

馬里蘭大學擴展現實飛行模擬和控制實驗室的一組研究人員最近進行了一項關于使用全身觸覺反饋服向飛行員提供觸覺反饋提示的研究。他們的目標是開發觸覺提示算法，以增強飛行員的感知能力，提高他們控制飛機的能力，特別是在視覺降級的環境中（如大霧環境）。

全身觸覺反饋服使用電肌肉刺激來迫使飛行員在低能見度飛行場景中向左或向右機動。

這項研究集中在閉環補償跟蹤任務上，在任務中，飛行員可根據所要求的指令和可比較的飛行器輸出運動之間的誤差來訓練控制動作。

在傳統訓練中，關于操作的錯誤的信息是通過視覺顯示器呈現給飛行員的。這項研究的目的是用全身觸覺顯示器取代或增強傳統的視覺顯示器所給出的提示信息。

研究人員在實驗中使用了TESLASUIT全身觸覺反饋套裝，向飛行員提供局部肌肉電刺激（EMS）反饋。他們開發了基于期望和實際飛機運動之間誤差的由比例導數控制的觸覺提示算法。這些算法將被用來提示飛行員“需要具體向什么方向調整控制裝置到多少角度，以使誤差最小化。”

研究員正在測試新的基于運動的虛擬現實模擬器和全身觸覺套裝，該系統通過提供觸覺刺激幫助飛行員檢測飛機的運動與方向。

用于跟蹤任務的控制器是羅技X52 Pro操縱桿。操縱桿有三個自由度：左/右、前/后和扭轉。而視野限制裝置（“霧罩”）被用于模擬在低能見度環境中飛行員的視野。

研究人員測試了三種觸覺提示模式：僅觸覺反饋，僅視覺反饋，以及視覺和觸覺相結合的反饋。他們還在正常和降級的視覺環境中測試了組合反饋測試。包括一名試飛員在內的四名受試者參加了此次涉及補償性跟蹤任務的實驗，在實驗中受試者需控制飛機以指令給出的特定滾轉角度進行飛行。

結果

結果表明，當單獨使用觸覺反饋時，具有PD控制的全身觸覺提示能夠為任務提供令人滿意的性能。當與視覺反饋結合時，觸覺反饋也提高了性能，尤其是在視覺退化的情況下。與單獨使用視覺反饋相比，觸覺反饋的加入，讓測試對象能夠實現相似或更好的跟蹤誤差、穩定裕度和交叉頻率表現 ??????????????????????????????????。

在經過測試的試飛員的報告中提到，觸覺反饋的加入讓他感覺模擬訓練更加自然，有助于恢復跟蹤誤差及其變化率的感覺，特別是在視覺降級時。然而，飛行員也注意到，與單獨使用視覺反饋相比，將觸覺反饋與視覺反饋結合使用時，有時會使他們對聽覺噪聲的敏感度增加，從而增加腦力負荷。造成這種情況的原因是當飛行員接收到的感覺線索不一致時，他們將很難決定優先處理哪一個。

經過反復試驗與測試，最終研究人員得出以下結論，將全身觸覺反饋加入到飛行訓練之中有助于增強飛行員的感知和控制能力，特別是在視覺反饋有限的情況下。然而，他們還需要做更多的工作來完善提示算法，探索不同難度和動態水平的任務，調查音頻提示和多種類型的提示之間的相互作用，并進一步量化飛行員訓練時腦部工作負荷的影響。總的來說，TESLASUIT的觸覺技術可以幫助飛行員增強在飛行訓練中提升情景意識，減少精神負擔，并提高飛行員在控制下一代飛機飛行時的安全性。