Zachtheid kwantificeren in haptische interfaces:een nieuwe formule voor realistische aanraking

Universiteit van Californië, San Diego

Onderzoekers hebben een formule ontwikkeld waarmee ze verschillende niveaus van waargenomen zachtheid kunnen nabootsen. Op basis van de resultaten van hun experimenten hebben ze vergelijkingen gemaakt die kunnen berekenen hoe zacht of hard een materiaal zal aanvoelen op basis van de materiaaldikte, de Young-modulus (een maatstaf voor de stijfheid van een materiaal) en gebieden met micropatronen. De vergelijkingen kunnen ook het omgekeerde doen en bijvoorbeeld berekenen hoe dik of micropatroon een materiaal moet zijn om een bepaald niveau van zachtheid aan te voelen.

Speciaal ontworpen materialen bootsen verschillende niveaus van waargenomen zachtheid na. (Foto:David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)

De onderzoekers begonnen met het onderzoeken van twee parameters die worden gebruikt om de waargenomen zachtheid van een materiaal te meten:de inkepingsdiepte (hoe diep een vingertop in een materiaal drukt) en het contactgebied tussen de vingertop en het materiaal. Normaal gesproken veranderen deze parameters tegelijkertijd als een vingertop op een object drukt. Er werden speciaal ontworpen materialen ontwikkeld die de twee parameters ontkoppelden en deze vervolgens op menselijke proefpersonen testten. De onderzoekers creëerden negen verschillende elastomere platen, elk met zijn eigen unieke verhouding tussen indrukkingsdiepte en contactoppervlak. De platen verschilden in de hoeveelheid micropatronen op het oppervlak, de dikte en de Young-modulus.

Micropatronen bestaan uit reeksen verhoogde microscopisch kleine pilaren verspreid over het oppervlak van de platen. De kleine pilaren zorgen ervoor dat een vingertop dieper kan drukken zonder het contactgebied te veranderen. De platen werden getest op 15 proefpersonen die de opdracht kregen twee taken uit te voeren. In de eerste taak presenteerden ze de proefpersonen meerdere paren platen en vroegen ze om van elk paar de zachtere te identificeren. In de tweede taak lieten de onderzoekers de proefpersonen de negen platen rangschikken van zacht naar hard.

Over het geheel genomen waren de platen die de proefpersonen als zachter ervoeren dikker, hadden ze weinig tot geen micropatronen op het oppervlak en hadden ze een lage Young-modulus. Ondertussen waren platen die harder aanvoelden dunner, hadden ze meer micropatronen en een hoge Young-modulus.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Liezel Labios op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 858-246-1124.