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

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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．