Design and Analysis of Pneumatic 2-DoF Soft Haptic Devices for Shear Display
Design and Analysis of Pneumatic 2-DoF Soft Haptic Devices for Shear Display
复制标题
用于剪切显示的气动 2 自由度软触觉装置的设计与分析
DOI：
10.1109/lra.2019.2895890
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发表时间：
2019
影响因子：
5.2
通讯作者：
Luo, Ming
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kanjanapas, Smita;Nunez, Cara M.;Williams, Sophia R.;Okamura, Allison M.;Luo, Ming
触觉设备使用触摸来实现显著和私密的交流。虽然大多数触觉设备都是手持或佩戴的，但最近人们对开发用于手臂的可穿戴触觉设备感兴趣。这解放了双手来完成操纵任务，但也给穿戴带来了挑战。一种方法是使用气动驱动的软触觉设备，与刚性设备相比，由于其形状因素和重量轻，可以更容易地佩戴。提出了一种可以安装在前臂上并提供剪力的两自由度气动软线性拉力器。该激振器由四个软纤维约束的线性气动执行器连接到一个圆顶形激振器头部组成。拉力器可以在皮肤表面平面的不同方向上提供1N量级的快速、可重复的剪切力。我们演示了两种壳体方案的权衡，一种是软的，一种是刚性的，它们将气动软线性执行器安装在前臂上。一项用户研究展示了这两种版本的设备在提供方向提示方面的表现，突显了将软可穿戴设备接地的挑战和重要性，以及考虑到人类前臂的感知限制，设计触觉设备的困难。
Haptic devices use touch to enable communication in a salient and private manner. While most haptic devices are held or worn at the hand, there is recent interest in developing wearable haptic devices for the arms. This frees the hands for manipulation tasks, but creates challenges for wearability. One approach is to use pneumatically driven soft haptic devices that, compared to rigid devices, can be more readily worn due to their form factor and light weight. We propose a two-degree of freedom (2-DOF) pneumatic soft linear tactor that can be mounted on the forearm and provide shear force. The tactor is comprised of four soft fiber-constrained linear pneumatic actuators connected to a dome-shaped tactor head. The tactor can provide fast, repeatable forces on the order of 1 N in shear, in various directions in the plane of the skin surface. We demonstrate the tradeoffs of two housing schemes, one soft and one rigid, that mount the pneumatic soft linear actuator to the forearm. A user study demonstrated the performance of both versions of the device in providing directional cues, highlighting the challenges and importance of grounding soft wearable devices and the difficulties of designing haptic devices given the perceptual limits of the human forearm.
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--
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