Investigation of the softness perception during rubbing motion and presentation of softness on hard surfaces using electrostatic friction tactile stimuli

研究摩擦运动过程中的柔软度感知以及使用静电摩擦触觉刺激在硬表面上呈现柔软度

基本信息

批准号：
22KJ1587
负责人：
KIM Giryeon
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1587/
关键词：
Haptics Tactile display Softness Friction Electrostatic feedback Fingertip

项目摘要

本研究は硬いパネル上で柔らかさを表現できる技術の開発を最終的な目標とする．柔らかさを表現する既存の触感ディスプレイの多くは，押し込む動作に対しての圧力分布や接触面積を制御するため，ディスプレイの変形を前提とする．本研究は物体の柔らかさが指との摩擦に及ぼす影響に着目し，静電気により摩擦を制御できる触感ディスプレイを用いて柔らかさを提示することを試みる．上半期には実測と参加者実験を主に行った．硬度が異なる人工皮膚を複数用意し，指で擦ったときに発生する摩擦を実測した．実測では摩擦時に発生する摩擦の摩擦係数と摩擦による振動に加え，指の触察速度と接触力を計測し，擦る物体の柔らかさだけではなく触察時の参加者の動作が指での摩擦に及ぼす影響を調べた．その結果，擦る対象が柔らかいほど摩擦係数が増加し，低い周波数の振動が発生することが分かった．また，接触力が大きいほど発生する振動の振動数が低くなったことが分かった．このような特徴を反映した静電気摩擦刺激を複数デザインし，静電気を用いる触感ディスプレイで提示し，柔らかいと感じる順位を聞く参加者実験を行った．参加者実験で用いた刺激らは，摩擦係数と摩擦の振動数がそれぞれ異なる接触力依存性を持つように設定した．参加者実験の結果，実測と同様に摩擦の振動数が低い刺激をより柔らかいと回答した．高い振動数を持つ刺激もしくは振動がない刺激はより硬いと回答した．しかし，摩擦係数と振動数が接触力に依存し変わった刺激は，そうではない刺激と有意な差がなかった．下半期には，当分野の知識とノウハウを習得するため，カリフォニア大学サンタバーバラ校にて半年間共同研究を行った．当大学のYon Visell教授の指導のもとで，触感ディスプレイの製作と触感刺激のデザインに携わった．

这项研究的最终目标是开发一种可以在硬面板上表达柔软性的技术。许多现有的触觉显示，表达软性控制压力分布和接触面积以推动运动，因此假定显示屏已变形。这项研究的重点是物体柔软性对用手指摩擦的影响，并尝试使用触觉显示器来呈现柔软度，该触觉显示可以通过静态电控制摩擦。在上半年，我们主要进行了实际的测量和参与者实验。我们准备了具有不同硬度的多个人造皮肤，并测量用手指摩擦时发生的摩擦。在实际测量中，除了在摩擦引起的摩擦和振动过程中发生的摩擦摩擦系数外，我们还测量了手指的速度和接触力的速度，并研究了参与者在触摸过程中运动的影响，不仅对物体被摩擦的物体的柔软性，而且对用手指摩擦。结果，发现摩擦对象越柔软，摩擦系数越高，导致频率较低。还发现接触力越大，产生的振动频率就越高。反映这些特征的多种静态摩擦刺激是设计了，使用静电在触觉显示器上呈现，参与者进行了一个实验，以询问感觉柔软的排名。设置了参与者实验中使用的刺激，以使摩擦系数和摩擦频率具有不同的接触力依赖性。由于参与者实验，摩擦频率低的刺激较高，就像实际测量值一样。具有较高频率或没有振动的刺激更加僵硬。但是，刺激摩擦系数和振动频率取决于接触力的刺激之间没有显着差异。下半年，我们在加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校进行了六个月的联合研究，以获取该领域的知识和知识。在我们大学的Yon Visell教授的指导下，我参与了触觉显示和设计触觉刺激的制作。