时间和空间信息在伸手拦截运动中的作用

论文摘要

拦截(Interception)是指在视觉的引导下,手或其他身体部位启动运动,趋向目标,并最终在某一位置上与运动目标相遇。成功的拦截要求人们能在适当的时刻到达适当的地点,这涉及知觉、运动控制和时间估计等诸多课题。拦截运动研究对于心理学、自动化、航空技术、交通安全和人工智能等多个领域均有重要的意义。本研究旨在对伸手拦截运动中的时间和空间信息利用问题进行探讨。本研究包括两项子研究。研究一考察时空信息对拦截运动启动的影响。包括三项实验:实验一为知觉估计实验,通过释放匀速小球模拟拦截过程:实验二为特定拦截路线情景下的拦截行为实验,即固定手的拦截方向,但容许拦截速度自由控制;实验三为自由拦截情景下的拦截行为实验,手的运动速度和方向都可以自由控制。结果发现,拦截行为的启动基于时间和空间的综合信息,在所拦截物体作慢速运动的情景下拦截行为启动偏早,而在快速运动的情景下启动偏晚,结果不支持单纯用tau理论解释启动行为。研究二考察了时空信息对拦截运动过程的影响。也包括三项实验:实验四考察排除空间信息或空间与时间信息不一致情景下的拦截运动;实验五通过增加记忆任务的方式考察时空信息对拦截过程的影响以及信息的加工机制;实验六则探讨时空信息对不同阶段拦截活动的影响。结果表明:在拦截运动前期,需要利用时间和空间两类信息,而到了运动中、后期,则主要依据时间信息来实现拦截;两种信息的加工方式存在差异,即空间信息为自动加工,而时间信息为控制加工;本研究结果基本符合“计划控制模型”,以往过分强调时间信息的运动模型可能存在缺陷。此外,本研究对手的速度伴随效应提出了新的解释,认为由于综合利用了时间和空间信息,被试对快速运动物体的接触时间估计偏小,而对慢速运动物体的接触时间估计偏大,从而导致拦截快速物体时运动时间较短。在启动角度受到限制时,手的启动加速度随启动角度的变化而变化;即使在相同角度下,启动加速度也随所拦截物体运动速度的变化而变化,但这种变化在物体运动速度达到中速以上时趋向于静止。当拦截手可以自由运动时,手的启动角度和启动加速度均比较稳定,不受所拦截物体运动速度的影响,说明在自由启动的情景下可能存在理想的手启动模式。

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表目录

图目录

1 绪论

1.1 研究意义

1.2 以往研究回顾

1.2.1 接触时间的估计

1.2.2 运动过程中的拦截模型

1.2.3 伸手拦截运动过程的影响因素研究

1.2.4 已有研究总结

1.3 前人研究存在的问题

1.3.1 生态心理学和传统心理学范式都存在缺陷

1.3.2 接触时间估计不能满足拦截运动的信息需要

1.3.3 接触时间的知觉估计与启动相混淆

1.3.4 运动启动和运动过程相混淆

1.4 本研究拟探讨的内容

1.5 本研究的具体设想

1.5.1 研究一设想

1.5.2 研究二设想

2 研究一: 时间和空间信息对伸手拦截启动的影响

实验一:时间和空间信息对伸手拦截启动中知觉估计的影响

2.1.1 研究目的

2.1.2 实验方法

2.1.3 结果与分析

2.1.4 讨论

2.1.5 结论

实验二:特定拦截路线下时间和空间信息对伸手拦截启动的影响

2.2.1 研究目的

2.2.2 实验方法

2.2.3 结果与分析

2.2.4 讨论

2.2.5 结论

实验三:自由启动情景下时间和空间信息对伸手拦截启动的影响

2.3.1 研究目的

2.3.2 实验方法

2.3.3 结果与分析

2.3.4 讨论

2.3.5 结论

2.4 研究一小结

3 研究二:时间和空间信息对伸手拦截运动过程的影响

实验四:时间和空间信息在伸手拦截运动过程中的作用

3.1.1 研究目的

3.1.2 实验方法

3.1.3 结果与分析

3.1.4 讨论

3.1.5 结论

实验五:伸手拦截过程中空间和时间信息的加工机制

3.2.1 研究目的

3.2.2 实验方法

3.2.3 结果与分析

3.2.4 讨论

3.2.5 结论

实验六:时间和空间信息在不同伸手拦截阶段中的作用

3.3.1 研究目的

3.3.2 实验方法

3.3.3 结果与分析

3.3.4 讨论

3.3.5 结论

3.4 研究二小结

4 总讨论

4.1 时间信息与空间信息的作用

4.2 手的启动模式研究

4.3 对前人理论的验证

4.3.1 接触时间的τ理论

4.3.2 手的运动模型

4.3.3 速度伴随效应

4.4 实验存在的问题及未来研究的思路

5 总结论

参考文献

附录一: 实验指导语

附录二: 接球运动的控制模型

附录三: 作者在硕士和博士期间发表的论文

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