基于科学知识图谱的触觉设计研究热点和趋势分析

刘骁彤，徐进波，徐超，张志鹏

基于科学知识图谱的触觉设计研究热点和趋势分析

刘骁彤，徐进波，徐超，张志鹏

（武汉理工大学 艺术与设计学院，武汉 430070）

为了厘清触觉设计在国内外的研究脉络，把握触觉设计的研究基础领域和国内外研究热点，并根据科学知识图谱结果推测其研究发展趋势。通过搜集中国知网CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库里关于触觉设计的文献资料，运用CiteSpace软件进行数据可视化分析，将国内外对于触觉设计的文献关键词频次及其联系用科学知识图谱的方式表现出来。在分析了软件输出的图谱后发现国内外对触觉设计的侧重点略有不同，主要的基础研究领域为触觉机制与体验的研究、触觉反馈的研究、触觉传感器的研发。并分析了触觉设计在不同领域的研究进展和不足。触觉设计在实体产品和虚拟现实中都拥有巨大的发展前景，其中触觉与其他知觉的联觉体验、触觉信息的编码和虚拟现实中的触觉再现是触觉介入设计未来发展的重要趋势。

触觉设计；触觉体验；信息可视化；科学知识图谱

设计学科作为20世纪以来出现的新兴学科，设计物开始从本能出发走向理性，从艺术品走向机械化产品，从生理需求走向精神需求，从实体世界走向虚拟世界。在此过程中，设计者总是把重心都放在视觉上，常常把美观作为一件设计物好坏的评价标准。尤其是进入虚拟现实以后，人的其他感觉，如触觉、嗅觉、味觉等还没能够跟上视听的脚步一起发展。触觉设计的研究虽在近年来得到了学者们的重视，但少有学者对触觉设计的研究历程进行系统性的梳理，一直停留在定性分析的阶段，缺乏使用科学知识图谱体系的可视化定量分析研究。文章旨在利用科学知识图谱研究触觉设计的发展脉络和国内外的设计前沿趋势，更加直观地了解触觉设计的应用领域，并探讨触觉设计未来发展的可行方向。

1 触觉设计的相关概念

1.1 触觉的定义

触觉指的是在外部刺激的作用下，人体表面的神经细胞产生的尖锐、冷热、干湿、软硬等复合感受，用于接收外界的信息[1]。触觉可以分为两大类，分别是由皮肤感知机械刺激或非机械刺激的皮肤触觉，以及感知身体受到力或力矩之后位置变化的动觉，也叫本体觉[2]。人类的皮肤深层存在着众多的触觉小体，这些触觉小体也被称为人们感受外界触感的触点，其分布不均匀，在手指指尖的指腹和人类的头部分布较多，在背部和小腿处分布较少。人们感受物体触感的过程是触觉小体受到外力的刺激或压迫产生微弱的电信号，并由中枢神经将这些信号分类并传输给大脑，最终形成触感[3]。触觉对于人们来说具有情感上的诉求，初生的婴儿最先便是由触觉感知世界，在感觉系统中触觉具有较高的地位[4]。

1.2 触觉交互的意义和特点

触觉与设计之间的桥梁是人与人造物、人与自然之间的触觉交互，要使触觉可以在设计中焕发动力就免不了研究触觉交互的意义和特点，并且在众多感官的交互体验中，触觉交互成为近年来交互研究的重要方向[5]。触觉交互具有真实性、多样性、共情性等特点，发展触觉在交互设计中的地位，有助于发掘人们深层的需求和真实的体验。

1）真实性：触觉作为生命体在创生以来的第一感觉有着真实直接的特点，在人与外界进行信息交互的过程中，听觉接收的信息有限也容易被欺骗，嗅觉的参与不够全面，视觉可能会因为观察角度、视觉距离、焦点位置的不同产生偏差，故有耳听为虚，眼见也不一定为实的说法。相较于其他的人体感受器产生的感觉，触觉几乎不存在欺骗性，人体对触觉信息的处理近乎与本能的反应相同，当你的手指触摸到烧红的金属时会立刻将此信息传递到大脑，并同时操作控制器将手指收回，其过程所耗费的时间十分短暂。真实的触觉交互使人们在适应环境，面对新事物的时候可以更好地把握事物的本质。

2）多样性：人对于信息的获取总是依赖于五感，图像信息可以用眼睛来捕捉，声音信息可以用耳朵聆听，气味信息可以依靠鼻子息只有依赖触觉反馈给人们的大脑。触觉交互的多样性让人们可以多方位立体地感知自身环境和产品的本质。当人们在触摸一块木材时，可以通过不同的行为方式来获取，从物体的质感、表面肌理、温度、湿度等信息到材料的种类、表面的粗糙程度、整体的重量、与肌肤接触时的舒适度等信息，这些信息决定了人们会不会使用它，会将它使用在什么场景之下。可以说，正是有了触觉的交互体验，人才能够更好地了解和认识世界。

3）共情性：当婴儿从母体中分娩之际还未睁开眼睛，第一个能从外界接收到信息的感官便是触觉，人与人之间的相互拥抱产生的温暖感，便是从出生之时就留下的触觉记忆。触觉可以给人留下很深刻的情感体验，但是在大多数人的印象中触觉体验好像是即时性的，作为最早进化发展的感觉，触觉的体验感其实是埋藏在人内心深处的，一旦有类似的触觉产生便会勾起那一段专属的回忆[6]。如原研哉为1998年长野冬奥会设计的庆典手册就运用了特殊材料的纸张，其上是冰冷的触感，并用烫透和压凹的技法将文字印刻在纸面上，经过热效应让文字产生一种蓬松柔软的质感。当人们用手去触摸时，有一种摸在绵密的雪面上的感觉，从而勾起人们对于雪后街道上堆积的厚厚一层雪花的记忆，其上的文字犹如一个个踏雪的脚印，一步一步走进人们的心里[7]。触觉交互的共情性可以更多地被利用在设计之中，更加能体现设计的关怀。

1.3 交互设计下的触觉体验

触觉体验作为人们接收信息的重要通道，随着时代的发展产生着变化。实体的触觉交互体验中，人们感知物体的触觉手段是对真实物体进行触摸、按压、托举等行为。影响触觉体验的因素包括物体的材料、表面加工的工艺和自身的重量。进入信息时代后，触觉体验由原来的实体交互慢慢向虚拟交互进行过渡，在虚拟世界中每个人都是“不健全”的，仅凭视觉听觉感知信息的模式已经逐渐不能满足人们的精神情感需求。因此，利用触觉交互可以弥补人们在未来虚拟场景下，获取信息通道单一和心理上的沉浸式感受匮乏等问题[8]。

2 数据来源及研究方法

在进行数据可视化之前需要进行数据的收集和整理，科学文献仅是知识的第一层次，而科学文献的集合则是知识的第二层次[9]。首先针对国内的CNKI数据库，限定年限范围从2000年至2022年，以“触觉”与“设计”作为关键词进行并集检索，共得到中文文献562篇。主题为触觉传感器、触觉设计、平面设计、包装设计的文献占据了前四名，见图1。其次在Web of Science核心合集数据库，以触觉设计（haptic design）及它的近义词（touch design、tactile design）作为关键词进行主题词综合检索搜索，主要目的是尽可能地覆盖所有涉及触觉设计的文章，保证检索的查全率。限定年限范围从2000年至2022年后，共得到的文献数量为6 700多篇，再通过人工清洗无关的学科。最后按相关性与被引量综合排序，选取了1 000篇文献作为样本以保证检索的查准率。根据陈美超学者的观点来看，分析弱相关性的文献最终会使科学知识图谱中出现过多的无关聚类或分支，因此采用全面检索加数据清洗的方法尽量避免拒真错误和取伪错误。文献整理导出后，采用2022版CiteSpace6.1.R3（64-bit）对关键词进行共现、聚类和突变分析。

图1 触觉设计主题分布

CiteSpace 是美国著名华裔学者陈超美应用Java语言开发的一个可视化软件，它主要基于共引分析理论和寻径网络算法等，将研究者确定好知识范围的文献进行可视化的转换。科学知识图谱可以让笔者对自己的研究方向有更加精练的理解，可以用更短的时间找到最为精确的论文，在面对如此冗杂的知识海洋时可以对研究领域的中心要点加以提炼，并以图形图表的方式呈现出来[10]。

3 国内外触觉设计文献数据可视化分析

3.1 国内外触觉设计的文献关键词共现与聚类

关键词作为文章被检索的关键信息，其与文章的主要内容相互契合，是整篇论文的核心词语提炼，分析关键词有助于笔者发现研究对象的研究热点和趋势，找到研究的相关领域进行深入了解。

3.1.1 关键词共现分析

使用CiteSpace进行数据可视化的第一步是对数据进行标准化处理，软件提供了三种用于计算网络中连接强度的算法，分别是Cosine相似度算法、Jaccard相似度算法和Dice相似性系数。Cosine可以表示两个文本向量方向之间的相似性，主要表现为数据上的差异而非距离上的关系，Jaccard相似度算法用于计算文本集中相似特征的概率问题，而Dice算法则可以计算两个文本字符串的相似度。CiteSpace在处理数据集时使用的算法是，比较计算对象的共现次数与对象出现的总共现次数之比来反映数据文本的相似性，是集合论思想的重要体现，比较符合数据集数量不大的样本进行研究，也是本研究选取其作为可视化分析工具的重要原因。

国内有关触觉设计的文献数量比较少，根据CiteSpace的关键词共现可以看到节点共有431个，连线684条，网络连接密度为0.007 4，见图2。研究者一般将节点设置为圆形，节点越大，所表示的图形大小也越大，字号也就越大。由图中可以看出围绕触觉的设计研究有很多关键词，筛选出比较重要的一些关键词可以看到大多数以触觉作为主要的出发点，在设计的各个层面上都有所涉及，同时在研究触觉设计的时候也离不开其他感知觉的参与。

对国外触觉交互设计的1 000篇文章进行分析，可以看到获得的节点有568个，节点之间的连线共1 381条，网络连接密度为0.008 6，见图3。国外的文献中将触觉传感器的研究作为重点，更多的是研究触觉设计中的设备，几乎很少看到平面包装类的关键词。同时触觉展示、触觉反馈、触觉图像也被作为触觉交互设计中的热门词汇从而被提及。节点的图形颜色选用的是彩虹色，可以更好地反映出该关键词在研究时间上的衰变情况，例如外圈越接近红色即证明该词汇在近年来被提及的次数越多，相反越接近紫色即为越少[11]。

3.1.2 关键词聚类分析

在CiteSpace中进行聚类分析可以有效地看出众多文献研究的关键词类别和相互关联性，CiteSpace依据网络结构和聚类的清晰度，提供了Modularity和Silhouette指标，即模块值（）和平均轮廓值（）两个指标，它可以作为评判图谱绘制效果的一个依据。在知网中进行关键词聚类的结果，取其中的前十类表示，见图4，此时的结果为0.715 7>0.3，意味着聚类划分出的类别具有显著性，为0.919 4>0.7，表示聚类的效果是令人信服的，此时的知识图谱绘制的结果较为理想。在国内的文献聚类分析研究中，可以看到交互设计、产品设计、包装设计、平面设计与触觉的联系较为紧密，为盲人提供的设计需要考虑触觉和听觉的共同作用，以便达到让其接受更多信息的目的。国内对于触觉反馈的研究却明显与其他的设计领域脱离，鲜有国内学者将与触觉反馈有关的信息技术与设计学科结合进行研究。总的来说，国内对于触觉交互设计的研究以实体产品为主，对触觉装备和触觉机制的研究还略显不足。

图2 国内关键词共现图

图3 国外关键词共现图

图4 国内关键词聚类图

在CiteSpace绘制的聚类时区图中，可以看到触觉设计在我国的发展大致可以分为3个阶段，见图5。第1个阶段是2003年至2007年，此阶段为国内触觉设计研究的爆发期，以触觉为基础的技术研究在触觉的机制、触觉在产品设计中的应用和触觉传感器的研发上都如井喷状呈现，很明显在这一阶段里人们已经发现仅靠视觉在设计中传递信息的方式是有限的，比如盲人如何获取更多的产品信息，是当时人们需要考虑的问题。第2个阶段为2007年至2015年，这个阶段主要是根据触觉设计的理论基础进一步加深应用领域的研究，如触觉可以在平面设计、包装设计、交互设计中得到发展，诸多设计类文章在此阶段涌现而出。第3个阶段是2015年至今，触觉的基础性研究还在继续，触觉与交互设计的联系也更加紧密，同时在此阶段国内对于触觉反馈的研究也迈出了新的一步，触觉反馈技术是通过电刺激、震动刺激、压力刺激等手段，人为地再现触觉的方法[12]，中国的学者正由于信息技术，虚拟现实技术的涌入，也开始了非实体的触觉交互技术的研究。

接着对Web of Science核心合集数据库中与触觉设计相关的1000篇文献进行关键词的聚类分析，发现对应的和都达到了显著性的要求，证明了此次聚类的结果是具有可信性的，见图6。在图6中笔者发现，围绕着触觉显示的主题其他的聚类结果都联系得比较紧密，表明在国外对于触觉设计的研究中各个学科的相互交叉比较深入。与国内不同的是，国外对于触觉设计的研究并没有太多涉及实体产品设计的内容，更多的研究精力都放在了触觉感应（tactile sensing）、触觉传感器（tactile sensor）、电子皮肤（electronic skin）相关的研究上，值得一提的是国外在很早之前就开始了触觉网络（tactile internet）的研究，将现实触觉与互联网相联系，体现了虚拟现实之中的触觉需求。

图5 国内关键词时区图

图6 国外关键词聚类图

3.2 国内外触觉设计的文献关键词突现

CiteSpace使用的层次聚类算法是以名词性术语来探究学科热点的，所以可以更好地反映研究领域的活跃程度和最新趋势[13]。如在国内的关键词突现图谱中，可以看到红色的长条越长表明这个关键词的研究年限越长，突现的强度也就越强，见图7，材料科学在2009年开始被用来研究影响触觉的基本因素，包装设计在我国长时间地运用触觉来改善其设计构成，而最新的研究则围绕着触觉反馈、触觉感知、虚拟现实和触觉体验，这为笔者后续的研究趋势分析提供了基础。

与国内的研究不同，国外对于触觉反馈的研究早在2008年便开始了，并且持续的时间非常长，衰变得较久，见图8。早年间外国的研究者更喜欢对触觉信息进行研究，对触觉传感器（也就是可穿戴的触觉装备）具有较高的研究兴趣。近年来，国外的触觉设计的研究者则更加注重触觉网络、电子皮肤、触觉感知方面的研究。

图7 国内关键词突现图

图8 国外关键词突现图

4 国内外触觉设计研究热点和趋势

根据科学知识图谱得到的信息数据可视化结果来看，中外的触觉设计研究侧重点略有不同，国内将触觉应用在设计中的内容大部分为实体产品的交互，包括平面设计、包装设计和书籍装帧设计等，对于触觉的理论研究内容比较单薄，鲜有以数据支撑的触觉机制的理论研究。国外在触觉设计的研究上主要偏重于触觉传感的技术研究，触觉反馈的路径研究等，相较于国内更为理性和具体，基础理论的研究充足。针对以上图表和翻阅的数百篇精选论文可以得到以下结论。

4.1 国内外触觉设计的研究热点

由图4和图6可知，触觉设计在国内外研究的热点问题上略有不同的侧重，设定软件给出的前10个聚类类别分别为国内：#0触觉、#1触觉传感器、#2产品设计、#3平面设计、#4听觉、#5盲人、#6交互设计、#7包装设计、#8触觉感知、#9触觉反馈，以及国外：#0触觉展示（tactile display）、#1触觉传感器（tactile sensor）、#2视力障碍（visual impairment）、#3触觉图形（tactile graphics）、#4电子皮肤（electronic skin）、#5触觉感应（tactile sensing）、#6触觉反馈（tactile feedback）、#7力和触觉感应（force and tactile sensing）、#8表面声波（surface acoustic wave）、#9触觉交互（tactile internet）。去除触觉、听觉等基础词汇，使用最邻近分类方法对上述聚类类别进行整理，可以在图中根据聚类范围及各类别的重叠相交关系，得到关于触觉设计的研究热点为触觉机制与体验的研究、触觉反馈的研究、触觉传感器的研发[14]。

4.1.1 触觉机制与体验的研究

触觉在生理机制上是如何形成的，它究竟会给人们带来什么样的触觉体验是研究触觉的基础。周丽丽等[15]于2017年发表的《触觉信息处理及其脑机制》中就表明了，人类感知触觉的对象不仅是简单的人造物或自然物，也包括了自然环境的感知。Petersen[16]的文章对触觉感受的阈值进行了探讨，在外界刺激引发人体触觉感受的同时，触觉体验的形成是由身体的各个不同神经细胞共同协力完成的信息传递，人体的触觉感知的阈值存在着一个下限，它可以为人们的情绪体验提供一个更好的抒发途径。Okamoto[17]发表的文章中总结了由材料影响的触觉心理感受层级的分类，将物理的触觉感受分为了冷暖、干湿、尖锐和柔软等心理层次，并对影响他们的因素进行了心理学实验和分析，最终得出结论为材料的表面性质可以决定人们在使用它时的心理情绪。学者们对于触觉机制的研究有了新的认识，并且向着触觉体验的方向发展，触觉可以影响人们的情绪已经被证实，但仍需要在此基础上与生物学、神经学科领域多加结合。

4.1.2 触觉反馈的研究

触觉的反馈系统可以更好地将触觉信号传递给人们，从而达到控制和创造触觉信息材料的目的。徐超义在其学位论文中就将图像的粗糙程度用力触觉反馈系统表达了出来[18]，为人们在虚拟环境下认识图像的触觉感知提供了有力的理论基础。宋爱国在他的研究文章《多模态力触觉交互技术及应用》中提到了力触觉反馈是触觉再现的理论研究基础，通过力学的刺激可以虚拟各种不同的触觉感知，再从触觉交互设备中再现物体的肌理、温度、表面质感等触觉特征。Sundaram[19]在中表明，从人类抓握的触觉特征中获得的见解可以帮助假肢机器人抓取工具和完成人机交互。触觉反馈的发展方向是触觉交互的信息处理和收集需要更加专业地建模、计算、融合和表达；触觉反馈设备的轻量化、便携化将决定力触觉再现的现实可能性；触觉交互系统的多通道集成与连接将在人机交互系统中让触觉实现多模态信息的再现，但同时也存在无法记录和分析触觉信号的问题。

4.1.3 触觉传感器的研发

触觉传感器主要是机器人用来感知外界刺激，形成模拟触觉的设备。触觉再现技术与新型材料的研究是触觉传感器研发的基础和载体。触觉传感器的研发也将有利于机器人更好地了解和适应周边身处的环境，并进行高精尖作业。国内的学者刘虎林[20]在他的学位论文中发现了现有的触觉传感器的测量和再现的功能不够精细，不能完成宇航员在太空中收集信息和传输信息的需求。他提出了一种仿人手指的触觉传感器系统设计，可以从多模态的信息角度辅助太空宇航员机器人将收集到的触觉信息转换为图像形式，可以前瞻性地应用于未来的航空航天事业之中。Dargahi等[21]针对微创手术存在的工具与术者失去触觉联系的问题，提出了一种新型的压阻式触觉传感器的设计思路和测试。利用新材料在微创手术工具上的使用，可以通过压阻力来测量物体之间的相互阻力、软硬程度和手术隐藏硬块的相对位置，并经过实验测试证明了其可行性。 Drimus[22]在他的文章中，提出了可以用柔性材料制作的触觉传感器，来使机器人通过两爪抓握的行为方式识别刚性物体和塑性物体，再测量触觉传感器之间的距离，便可使机器人拥有简单的触觉感知的功能。

4.2 触觉设计主要的应用领域

基于触觉设计国内外研究热点的分析及聚类类别的共性提取，可以得到触觉在设计中的具体应用领域有以下5个重点研究方向。

1）平面和包装设计。视觉与触觉在平面设计中并没有主次之分，张云奇[23]提出视觉给予人们审美的冲击力和感召力，而触觉的体验性则为平面审美提供了深远的情绪影响，视觉审美与触觉审美的相互结合才会让艺术作品散发出更加长久的生命气息。马富仲[24]在2017年发表的论文《材料的触觉特质在包装设计中的作用》中，指出了触觉可以通过包装设计来塑造品牌的特有形象，独特的触觉记忆可以让人们对产品的形象有更加深刻的理解，对文化的传承和传播也有其重要的作用。Nansen 等[25]在论文中发现儿童对于流动的视觉更为满意，并提出视触觉可以提高用户对平面材料的关注程度。在视觉为主导的平面设计中，人们获取美的形式渐渐变得单一化，触觉的介入可以让平面设计由二维的局限性向三维立体的形式转化[26]。

2）特殊人群的无障碍设计。针对一些特殊群体的无障碍设计而言，触觉的重要程度甚至高于视觉在设计中的地位，比如盲人由于先天或后天的原因失去了视觉机制，如何帮助他们打开另一扇获取信息的窗户，是设计师在设计中要考虑的首要问题。祁彬斌等[27]学者在面向盲人阅读的问题时构建了一种触觉交互式的阅读平台。该平台利用盲人的认知需求和感知特征作为基础，以笔式触觉再现设备为辅助，将盲人的阅读平台从传统的听觉补偿向触觉补偿转化，并用心理学、行为学实验验证了该平台的可行性。Kalra[28]在中为视障人士创建了一种增强现实界面，通过触觉手套装置让用户更好地触摸和感受物理交互来弥补视觉上的缺失。触觉设计在盲人的无障碍设计中得到了应用，但还需要向老年人和其他特殊人群展开研究。

3）基于触觉体验的情感化设计。触觉作为最能引起人们情绪体验的感觉之一，是当前最值得被考虑到情感化设计之中的要素。宁绍强等[29]在针对广西壮族自治区钦州坭兴陶的文创产品设计中，使用了触觉体验的记忆效果，将当地的传统文化经过再生创造，形成特殊的文化词汇和图形，再根据感性工学的理论基础研究当地人的触觉印象，用计算机建模模拟出触觉图像帮助人们引起文化记忆和情感协同。Dalsgaard等[30]将空中力触觉刺激分成了17种感觉与23种体验的映射，为后续用户体验带来优化。人们由触觉感知的信息构架了设计师与用户之间的情感联系桥梁，触觉设计也体现了设计中的人文关怀，但同时触觉记忆与触觉体验的关系还需要进一步深入研究。

4）电子皮肤等触觉可穿戴设备。由于触觉传感器研究的进一步深入，人造电子皮肤、触觉再现手套、触感手柄等可穿戴设备也进入了人们的视野。电子皮肤在智慧医疗、康复复建、工业生产和虚拟现实中有着巨大的发展前景[31]。电子皮肤和其他触觉可穿戴设备的研究瓶颈在于材料科学的进步和突破，新型材料的设计介入将使触觉可穿戴设备有更加坚实的研究基础。Kmi等[32]在-中，就提到了可以运用液态金属通过电子线路3D集成的手段，制造出一种全软式、高度集成的可穿戴式仿生物手指，可以在医疗保健和机器生产等高精度要求的条件下运用。

5）虚拟世界中触觉网络的建立。在未来，虚拟触觉的研究将会是不可避免的，人们在虚拟世界中缺少触觉的体验和反馈，以至于很多任务的完成效率不高、体验不好。国内的学者钟正等[33]在其发表的论文《基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真实验设计》中提到，为了让学生更好地全身心投入到虚拟现实的教学场景中去，利用触觉传感装备也就是触感笔进行触觉信号的模拟，运用力学振动和电位刺激将学生的书写感受尽可能还原。Bhattacharje等[34]学者运用虚拟现实技术将物体的纹理和表面流动性能用空间模式以触觉信号的方式传入到人的手指，探究了主动触觉和被动触觉的不同体感诱发电位。研究虚拟世界中触觉网络的建立有助于人们发挥自己的感知特长，提高沉浸式交互体验。

4.3 触觉设计的研究趋势分析

对图7和图8中触觉设计的关键词突现进行分析可以看出，国内外最新的研究内容已经从实体产品触觉设计向触觉体验设计和虚拟触觉再现设计进行转变。至今仍在大量出现的关键词有触觉感知、触觉传感器、虚拟现实、触觉体验、触觉再现，通过上文对触觉设计研究热点的研究，再针对每个类别的文献中最新发表和被引量最高的文献进行分析，总结出触觉与其他知觉的联觉体验，这是研究触觉体验的未来方向，触觉信息的编码研究会不断丰富触觉反馈机制的基础性研究，虚拟现实中的触觉再现是触觉传感器研发的具体应用场景。这些研究前景与关键词突现中的触觉体验、触觉网络、虚拟现实等关键词相互印证。

4.3.1 触觉与其他知觉的联觉体验

当前研究中关于视触觉的研究比较丰富，但缺乏五感之间的触觉联动，黄志雄[35]在他的学位论文中就指出，运用感官体验的方法指导设计有利于用户增强产品的使用体验。多通道体验的设计作品也将为鉴赏者带来身临其境的心流体验及未来的美好回忆。在“以人为本”的设计态势下，触觉的参与意味着扩大了用户的感知范围，带来人与产品更加丰富多彩的情感连接。

4.3.2 触觉信息的编码

对机器人触觉反馈的研究是国内外共同的研究重点，触觉反馈技术需要将触觉信息编码分类，再运用计算机分类归档建模，才可以优化完善机器触觉，更好地服务于航天、医疗、虚拟现实、电子皮肤等高精尖邻域之中，但对计算机系统来说是一个相当庞大的信息工程[36]。触觉信息的编码也少不了各个学科之间的通力合作，在未来的研究中，还需要在触觉机制的基础研究中进行突破。

4.3.3 虚拟现实中的触觉再现

数字化信息化的道路是不可逆的，每个人在虚拟世界中的感官都受到了限制，视听的强烈冲击让人们逐渐遗忘了触觉的重要地位。陈思等学者在研究中表明触觉从触觉感知到触觉智能是人工智能向更高层次的类人智能迈进的重要路径，人们在虚拟世界中得到的触觉再现可以获得触觉仿真的真实感[37]。例如网购时缺少的触觉体验，可以将购买物的触觉信息上传到系统，消费者可以通过虚拟触觉的映射找到自己喜欢的商品；人与人之间的视频通话交流时，不仅可以投影出别人的影像，还可以触摸和感知到另一方的身体，大大加强了人们远距离的联系；在虚拟展览数字艺术鉴赏时，不仅可以通过云端观看展品的形式样貌，还可以用触觉设备触摸体会其质感纹理，打破了实体展品仅供观赏的局限性。

5 结语

运用科学知识图谱呈现出的知识结构更加直观，通过分析1 500多篇国内外有关触觉设计的文献，梳理了触觉设计在近20多年以来的研究脉络。发现触觉作为与人情感体验息息相关的感觉，可以更好地服务于产品对于人的心理需求的作用。对触觉体验、触觉反馈、触觉传感器的研究是当前的研究热点，同时在触觉机制的基础研究、触觉信息的编码和触觉智能等方面还存在不足。在研究的热点领域中笔者发现触觉所联系的学科范围十分广泛，需要依靠心理学、行为学、材料科学、机器人科学、医学、社会学、信息工程技术等知识。不管是实体的触觉交互形式还是虚拟现实中的触觉再现，触觉将不可避免地深入未来设计的基本框架中。本研究试图通过定量和定性的相结合的研究方法来分析触觉设计的研究热点与趋势，但所取得有关触觉设计的文献样本容量还不够完备，分析过程中对一些关键词的解读还有待完善，希望可以为未来的触觉设计提供文献参考。

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Research Hotspots and Trend Analysis of Tactile Design Based on Scientific Knowledge Graph

LIU Xiaotong, XU Jinbo, XU Chao, ZHANG Zhipeng

(School of Art and Design, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

The work aims to clarify the research context of tactile design in China and abroad, grasp its basic research fields and research hotspots in China and abroad, and infer its research development trend based on the results of scientific knowledge graph. By collecting the literature on tactile design in CNKI database and Web of Science core collection database, CiteSpace software was used to visualize and analyze the data, and the key word frequency and relationship between Chinese and foreign literature on tactile design were expressed in the form of scientific knowledge graph. Through the analysis on the graph output by the software, it was found that the focus of tactile design in China and abroad was slightly different, and the main basic research fields were the research of tactile mechanism and experience, the research of tactile feedback, and the research and development of tactile sensors. The research progress and shortcomings of tactile design in different fields were analyzed. The tactile design has great development prospects in both physical products and virtual reality, among which the synesthetic experience of tactile and other perceptions, the encoding of tactile information and the tactile reproduction in virtual reality are important trends in the future development of tactile interventional design.

tactile design; tactile experience; information visualization; scientific knowledge graph

TB472

A

1001-3563(2024)08-0096-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.08.011

2023-12-13