Zachtheid kwantificeren in haptische interfaces: Nieuwe formule voor realistische aanraking

Onderzoekers van de University of California, San Diego, hebben een formule ontwikkeld waarmee ze verschillende niveaus van waargenomen zachtheid kunnen nabootsen. Op basis van experimentresultaten creëerden ze vergelijkingen die berekenen hoe zacht of hard een materiaal zal voelen, gebaseerd op materiaaldikte, Young's modulus (maat voor stijfheid) en gemicropatroneerde gebieden. De vergelijkingen kunnen ook het omgekeerde doen: berekenen hoe dik of gemicropatroneerd een materiaal moet zijn om een bepaald zachtheidsniveau te bereiken.

Ontkoppeling van indrukdiepte en contactoppervlak

De onderzoekers begonnen met het bestuderen van twee parameters die de waargenomen zachtheid meten: indrukdiepte (hoe diep een vingertop in een materiaal drukt) en contactoppervlak tussen vingertop en materiaal. Normaal veranderen deze parameters tegelijkertijd wanneer een vingertop in een object drukt. Er werden speciaal ontworpen materialen gemaakt die de twee parameters ontkoppelden en vervolgens getest op menselijke proefpersonen.

Negen elastomere platen met unieke verhoudingen

Er werden negen verschillende elastomere platen gemaakt, elk met een unieke verhouding van indrukdiepte tot contactoppervlak. De platen verschilden in mate van micropatronering op het oppervlak, dikte en Young's modulus. Micropatronering bestaat uit arrays van microscopische pilaren op het oppervlak. De kleine pilaren laten een vingertop dieper indrukken zonder het contactoppervlak te veranderen.

Testen met 15 proefpersonen

De platen werden getest op 15 proefpersonen die twee taken moesten uitvoeren. In de eerste taak werden paren platen getoond en mochten ze de zachtere identificeren. In de tweede taak mochten ze de negen platen van zacht naar hard rangschikken.

Resultaten

Over het algemeen werden platen die zachter werden ervaren als dicker, met weinig tot geen micropatronering en een lage Young's modulus. Platen die harder leken, waren dunner, hadden meer micropatronering en een hoge Young's modulus.

Voor meer informatie, neem contact op met Liezel Labios via llabios@ucsd.edu; 858-246-1124.