随着现代飞机设计越来越先进和复杂，飞行员的在飞行中的任务更加趋向于监测和控制这些日益复杂的系统。长时间的飞行训练任务将有可能导致飞行员出现高脑力负荷、感官超负荷甚至情境意识受损等情况的发生。为此研究人员正在探索增强飞行员感知和认知的方法，虚拟现实、增强现实、触觉反馈等新兴技术的兴起为他们应对这些挑战提供了新的思路。

马里兰大学扩展现实飞行模拟和控制实验室的一组研究人员最近进行了一项关于使用全身触觉反馈服向飞行员提供触觉反馈提示的研究。他们的目标是开发触觉提示算法，以增强飞行员的感知能力，提高他们控制飞机的能力，特别是在视觉降级的环境中（如大雾环境）。

全身触觉反馈服使用电肌肉刺激来迫使飞行员在低能见度飞行场景中向左或向右机动。

这项研究集中在闭环补偿跟踪任务上，在任务中，飞行员可根据所要求的指令和可比较的飞行器输出运动之间的误差来训练控制动作。

在传统训练中，关于操作的错误的信息是通过视觉显示器呈现给飞行员的。这项研究的目的是用全身触觉显示器取代或增强传统的视觉显示器所给出的提示信息。

研究人员在实验中使用了TESLASUIT全身触觉反馈套装，向飞行员提供局部肌肉电刺激（EMS）反馈。他们开发了基于期望和实际飞机运动之间误差的由比例导数控制的触觉提示算法。这些算法将被用来提示飞行员“需要具体向什么方向调整控制装置到多少角度，以使误差最小化。”

研究员正在测试新的基于运动的虚拟现实模拟器和全身触觉套装，该系统通过提供触觉刺激帮助飞行员检测飞机的运动与方向。

用于跟踪任务的控制器是罗技X52 Pro操纵杆。操纵杆有三个自由度：左/右、前/后和扭转。而视野限制装置（“雾罩”）被用于模拟在低能见度环境中飞行员的视野。

研究人员测试了三种触觉提示模式：仅触觉反馈，仅视觉反馈，以及视觉和触觉相结合的反馈。他们还在正常和降级的视觉环境中测试了组合反馈测试。包括一名试飞员在内的四名受试者参加了此次涉及补偿性跟踪任务的实验，在实验中受试者需控制飞机以指令给出的特定滚转角度进行飞行。

结果

结果表明，当单独使用触觉反馈时，具有PD控制的全身触觉提示能够为任务提供令人满意的性能。当与视觉反馈结合时，触觉反馈也提高了性能，尤其是在视觉退化的情况下。与单独使用视觉反馈相比，触觉反馈的加入，让测试对象能够实现相似或更好的跟踪误差、稳定裕度和交叉频率表现                                   。

在经过测试的试飞员的报告中提到，触觉反馈的加入让他感觉模拟训练更加自然，有助于恢复跟踪误差及其变化率的感觉，特别是在视觉降级时。然而，飞行员也注意到，与单独使用视觉反馈相比，将触觉反馈与视觉反馈结合使用时，有时会使他们对听觉噪声的敏感度增加，从而增加脑力负荷。造成这种情况的原因是当飞行员接收到的感觉线索不一致时，他们将很难决定优先处理哪一个。

经过反复试验与测试，最终研究人员得出以下结论，将全身触觉反馈加入到飞行训练之中有助于增强飞行员的感知和控制能力，特别是在视觉反馈有限的情况下。然而，他们还需要做更多的工作来完善提示算法，探索不同难度和动态水平的任务，调查音频提示和多种类型的提示之间的相互作用，并进一步量化飞行员训练时脑部工作负荷的影响。总的来说，TESLASUIT的触觉技术可以帮助飞行员增强在飞行训练中提升情景意识，减少精神负担，并提高飞行员在控制下一代飞机飞行时的安全性。